專利名稱：基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位系統(tǒng)及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及一種定位系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位系統(tǒng)及其定位方法。
背景技術(shù)：
目前，導(dǎo)航測定方位角度傳感器，主要包含地磁羅盤、慣性陀螺儀以及天文六分儀。地磁羅盤原理結(jié)構(gòu)簡單、但精度較低；慣性陀螺儀測定運動方向瞬時精度高，但長期使用會有較大的積累誤差，必須利用其他導(dǎo)航傳感器對慣性陀螺進行校準；早起的天文六分儀原理裝置簡單，也有較高的測量精度，但是定位測量計算步驟多、耗時長，因而在實用中受到較多限制?；诤阈敲舾衅鞯奶煳臏y向的傳感器具有很高的測量精度，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且計算性能要求高，生產(chǎn)成本也非常高。偏振光仿生導(dǎo)航是生物利用太陽光的偏振特性來確定參考方向的一種自主式導(dǎo)航方式，是自然界天然的導(dǎo)航方式之一。這種導(dǎo)航方式可以避免現(xiàn)有導(dǎo)航方式的一些不足，可以與地磁導(dǎo)航、路徑積分組合成為一種不依賴于衛(wèi)星的高度自主的導(dǎo)航定位手段。但是，仿生偏振光導(dǎo)航只能用于定向，不能用于定位。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位方法及定位系統(tǒng)，將天文導(dǎo)航和偏振光導(dǎo)航相結(jié)合，通過計算得到觀測點的經(jīng)緯度，實現(xiàn)利用自然現(xiàn)象進行定位，無需利用衛(wèi)星、無線電基站等人為系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對計算性能要求較低，生產(chǎn)成本較低，定位過程步驟少、耗時短且測量精度較高，具有很高的頭用性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
一種基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，包括電子羅盤、仿生偏振光角度傳感器、水平傳感器、天文歷查詢模塊和計算機，所述計算機分別與電子羅盤、仿生偏振光角度傳感器、天文歷查詢模塊交互連接。水平傳感器為電子式水平儀，通過RS-232適配卡與計算機相連。本發(fā)明還公開了基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位方法，包括以下步驟:
(1)用電子羅盤測得載體與地理北向的夾角，即載體航向角a0;
(2)通過水平傳感器調(diào)整仿生偏振光角度傳感器至水平，用仿生偏振光角度傳感器測得T1時刻和T2時刻載體與太陽子午線的夾角，即偏振方位角P i和3 2 ;
(3)通過天文歷查詢模塊查得T1時刻和T2時刻的太陽赤緯S工和S2;
(4)將ar P:和P 2代入公式As=3 /2-(β-a0+π/2),計算得到T1時刻和T2時刻觀測點的太陽方位角Asi和As2 ；
(5)將Asl、As2、δ1. δ2, t2=t1+(T2-T1) π/12=t1+Δ 代入方程組:
權(quán)利要求
1.一種基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，其特征在于:包括電子羅盤、仿生偏振光角度傳感器、水平傳感器、天文歷查詢模塊和計算機，所述計算機分別與電子羅盤、仿生偏振光角度傳感器、天文歷查詢模塊交互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述水平傳感器為電子式水平儀，通過RS-232適配卡與計算機相連。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述系統(tǒng)的定位方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)用電子羅盤測得載體與地理北向的夾角，即載體航向角a^ ; (2)通過水平傳感器調(diào)整仿生偏振光角度傳感器至水平，用仿生偏振光角度傳感器測得T1時刻和T2時刻載體與太陽子午線的夾角，即偏振方位角P i和3 2 ; (3)通過天文歷查詢模塊查得T1時刻和T2時刻的太陽赤緯S工和S2; (4)將ar P:和P 2代入公式As=3 /2-(^-a0+Ji/2),計算得到T1時刻和T2時刻觀測點的太陽方位角Asi和As2 ； (5)將Asl、As2、8” S2, Vt^(T2-T1) /12%+A 代入方程組:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于:步驟(2)中的T1時刻和T2時刻均采用世界時標準。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于偏振光仿生導(dǎo)航的定位系統(tǒng)及其定位方法，該系統(tǒng)包括電子羅盤、仿生偏振光角度傳感器、水平傳感器、天文歷查詢模塊和計算機，所述計算機分別與電子羅盤、仿生偏振光角度傳感器、天文歷查詢模塊交互連接。本發(fā)明將天文導(dǎo)航和偏振光導(dǎo)航相結(jié)合，通過計算得到觀測點的經(jīng)緯度，實現(xiàn)利用自然現(xiàn)象進行定位，無需利用衛(wèi)星、無線電基站等人為系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對計算性能要求較低，生產(chǎn)成本較低，定位過程步驟少、耗時短且測量精度較高，具有很高的實用性。
文檔編號G01C21/00GK103115623SQ20131003758
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者梅濤, 程珍, 梁華為 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院