《偏振光輔助定姿在基于光流自主導(dǎo)航中的應(yīng)用.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、2011年第3O卷第1期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)137偏振光輔助定姿在基于光流自主導(dǎo)航中的應(yīng)用黃顯林，劉佳琦，盧鴻謙(哈爾濱工業(yè)大學(xué)控制理論與制導(dǎo)技術(shù)研究中心，黑龍江哈爾濱150001)摘要：根據(jù)大氣偏振光分布特點(diǎn)和偏振光導(dǎo)航原理搭建三通道測(cè)量平臺(tái)對(duì)偏振光信息進(jìn)行采集，通過(guò)視覺(jué)圖像特征的空間梯度瞬時(shí)變化率計(jì)算飛行器周圍環(huán)境的稀疏光流場(chǎng)。結(jié)合大氣偏振光與運(yùn)動(dòng)環(huán)境光流信息構(gòu)造基于GPS／慣導(dǎo)／偏振光／光流組合導(dǎo)航系統(tǒng)。分別對(duì)高度、姿態(tài)角和速度誤差進(jìn)行估計(jì)并進(jìn)行算法仿真，結(jié)果表明：該方法具有較高精確度，對(duì)未來(lái)無(wú)人機(jī)火星探索應(yīng)對(duì)特殊環(huán)

2、境挑戰(zhàn)提供新的導(dǎo)航途徑。關(guān)鍵詞：昆蟲(chóng)靈感；自然偏振光；光流；組合導(dǎo)航中圖分類號(hào)：V241．62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000--9787(2011)01-0137-04Applicationofpolarized-light—aidedattitudedeterminationinoptical·flow—basedautonomousnavigationHUANGXian—lin，LIUJia—qi，LUHong—qian(CenterforControlTheoryandGuidanceTechnology，HarbinInstituteofTechnology，Harbin15000

3、1，China)Abstract：Basedonthecharacteristicsofpolarizedlightdistributionintheairandnavigationprinciple，athree—channelpolarizedlightmeasurementplatformisbuiltuptocollectpolarizationinformation．Opticalflowcanbedeterminedbycomputingtheratioofspatialtotemporalintensitygradientsofthevisualimage'sfeatures．

4、PolarizedlightinformationandopticalflowinformationthroughKalmanfilterisintegratedtoconstructnavigationsystembasedonGPS，INS，polarizedlightandopticalflow．Theresultsofsimulationsandestimationsofaltitude，attitudeangles，andvelocityerrorofaircraftshowthatthismethodhashighaccuracy，anditprovideanewnavigati

5、onpathtomeetthechallengesofMarsforUAVs．Keywords：insectinspired；naturalpolarizedlight；opticalflow；integratednavigation0引言取為飛行器在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航提供了新的方法和RayleighL于1871年對(duì)因大氣分子散射而產(chǎn)生的晴朗手段?；诶ハx(chóng)靈感的微型飛行器技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用范天空大氣散射現(xiàn)象進(jìn)行了理論解釋。在隨后的200多年圍和巨大的利用價(jià)值引起眾多國(guó)家的興趣并投入重金進(jìn)行研究。LambrinosD等人于2000年成功完成利用偏振光敏中眾多學(xué)者對(duì)大氣偏振現(xiàn)象和成因機(jī)理進(jìn)行

6、了大量的研究感器進(jìn)行航向修正的自主導(dǎo)航機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)。France—和解釋。近代，電子技術(shù)的發(fā)展為偏振光的測(cè)量提供了更schiniN等人于2003年通過(guò)對(duì)蒼蠅視覺(jué)系統(tǒng)的研究，模擬加高效、準(zhǔn)確的有利條件。BrinesML等人于1981年通過(guò)蒼蠅利用光流(opticalflow)信息避障的方法研制出基于光對(duì)普林斯頓大學(xué)上空的偏振光分布進(jìn)行研究；對(duì)天空中的流信息導(dǎo)航的機(jī)器人。NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet偏振模式進(jìn)行有效的建模和標(biāo)定。LeeRL于1998年運(yùn)PropulsionLaboratory)于2004年為應(yīng)對(duì)火星多磁極、低重力用圖像處理技術(shù)利用Stokes參數(shù)對(duì)多次散射條件下的大氣以及無(wú)線

7、電導(dǎo)航困難等情況提出應(yīng)用于火星探測(cè)計(jì)劃的基偏振模式進(jìn)行研究，得到了天空偏振現(xiàn)象更加準(zhǔn)確的解于透視光流法和大氣偏振光輔助的組合導(dǎo)航方法并研制出釋引。導(dǎo)航芯片和兩類實(shí)驗(yàn)飛行器J。我國(guó)學(xué)者褚金奎等人通隨著擬生技術(shù)(bioinspiredengineering)的進(jìn)步，到了20世紀(jì)9O年代，模擬蜜蜂、螞蟻以及蝴蝶等昆蟲(chóng)的視覺(jué)導(dǎo)航過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)導(dǎo)航信息進(jìn)行提取以及對(duì)大氣自然光偏振分布模方式成為可能。偏振光分布、光流以及其他物