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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明涉及一种基于水下偏振度梯度量测的组合导航方法，属于水下自主导航领域，首先利用水下偏振图像传感器获取各检偏方向的水下光强图像；根据菲涅尔定律补偿气液折射效应后，反演大气偏振度图像，以计算大气偏振度梯度与大气观测矢量；基于自适应随机抽样一致性算法从包含野值的图像观测数据中，筛选出有效观测数据集，满足理想瑞利散射模型中偏振度梯度与太阳位置的几何约束，并估计太阳矢量；利用重力矢量校正太阳矢量进行奇异性，构建量测方程，用于水下组合导航天向失准角修正。本发明考虑了水下偏振度梯度分布蕴含的偏振空间约束信息，通过水下偏振度梯度间接构建误差状态估计量测关系，为水下航行器自主导航提供新的解决方案。

主权项：1.一种基于水下偏振度梯度量测的组合导航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据水下偏振图像传感器采集得到检偏方向分别为0°,45°,90°,135°的水下光强图像，计算水下斯托克斯图像；步骤2、根据菲涅尔定律补偿水面折射效应，反演得到大气偏振度图像，进而计算各像素点对应的水平坐标系下的大气偏振度梯度与水平坐标系下的大气观测矢量，包括：根据步骤1计算的水下斯托克斯图像，利用菲涅尔定律补偿水面折射效应，反演得到大气偏振度图像为： ；其中，为大气斯托克斯图像，其四个分量表示为，水下斯托克斯图像的四个分量为；菲涅尔系数分别满足： ；其中，为大气折射率，为水体折射率，为水下观测天顶角；水下观测天顶角由对应像素点、相机焦距以及导航解算或水平仪测量的俯仰角、横滚角解算得到，满足： ；其中，为水中水平坐标系下的观测矢量的三个分量；各像素点对应的水平坐标系下的大气偏振度梯度为： ；其中，分别为大气偏振度图像沿图像的方向和方向的梯度，由图像梯度算子解算得到；水平坐标系下的大气观测矢量为： ；水下偏振相机总观测数据集合，为水下偏振相机在斯涅尔窗内的有效观测像素总数，为第个有效观测像素对应的大气偏振度梯度与大气观测矢量；步骤3、基于自适应随机抽样一致性算法，从水下偏振相机总观测数据集合中去除野值量测，得到适合构建大气偏振度梯度量测的观测数据集合，并估计水平坐标系下的太阳矢量；步骤4、利用重力矢量对各像素点对应的水平坐标系下的大气偏振度梯度解算的水平坐标系下的太阳矢量进行奇异性校正后，与天文年历解算的太阳矢量结合构建量测方程，估计水下组合导航天向失准角。

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百度查询： 北京航空航天大学 一种基于水下偏振度梯度量测的组合导航方法