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《偏振光輔助定姿在基于光流自主導航中的應用.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
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航中的應用黃顯林，劉佳琦，盧鴻謙(哈爾濱工業(yè)大學控制理論與制導技術研究中心，黑龍江哈爾濱150001)摘要：根據(jù)大氣偏振光分布特點和偏振光導航原理搭建三通道測量平臺對偏振光信息進行采集，通過視覺圖像特征的空間梯度瞬時變化率計算飛行器周圍環(huán)境的稀疏光流場。結合大氣偏振光與運動環(huán)境光流信息構造基于GPS／慣導／偏振光／光流組合導航系統(tǒng)。分別對高度、姿態(tài)角和速度誤差進行估計并進行算法仿真，結果表明：該方法具有較高精確度，對未來無人機火星探索應對特殊環(huán)
2、境挑戰(zhàn)提供新的導航途徑。關鍵詞：昆蟲靈感；自然偏振光；光流；組合導航中圖分類號：V241．62文獻標識碼：A文章編號：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雜環(huán)境中實現(xiàn)自主導航提供了新的方法和RayleighL于1871年對因大氣分子散射而產(chǎn)生的晴朗手段?；诶ハx靈感的微型飛行器技術以其廣泛的應用范天空大氣散射現(xiàn)象進行了理論解釋。在隨后的200多年圍和巨大的利用價值引起眾多國家的興趣并投入重金進行研究。LambrinosD等人于2000年成功完成利用偏振光敏中眾多學者對大氣偏振現(xiàn)象和成因機理進行
6、了大量的研究感器進行航向修正的自主導航機器人的實驗。France—和解釋。近代，電子技術的發(fā)展為偏振光的測量提供了更schiniN等人于2003年通過對蒼蠅視覺系統(tǒng)的研究，模擬加高效、準確的有利條件。BrinesML等人于1981年通過蒼蠅利用光流(opticalflow)信息避障的方法研制出基于光對普林斯頓大學上空的偏振光分布進行研究；對天空中的流信息導航的機器人。NASA的噴氣推進實驗室(Jet偏振模式進行有效的建模和標定。LeeRL于1998年運PropulsionLaboratory)于2004年為應對火星多磁極、低重力用圖像處理技術利用Stokes參數(shù)對多次散射條件下的大氣以及無線
7、電導航困難等情況提出應用于火星探測計劃的基偏振模式進行研究，得到了天空偏振現(xiàn)象更加準確的解于透視光流法和大氣偏振光輔助的組合導航方法并研制出釋引。導航芯片和兩類實驗飛行器J。我國學者褚金奎等人通隨著擬生技術(bioinspiredengineering)的進步，到了20世紀9O年代，模擬蜜蜂、螞蟻以及蝴蝶等昆蟲的視覺導航過實驗對導航信息進行提取以及對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
