基于偏振光的無人機(jī)導(dǎo)航平臺設(shè)計.pdf

1、偏振光傳感器樣機(jī)的設(shè)計和機(jī)器人上的驗證為導(dǎo)航技術(shù)開辟了一片新天地，然而偏振光在三維空間的導(dǎo)航目前還處于初步探索階段。本文以偏振光在三維空間上的導(dǎo)航應(yīng)用需求為背景，設(shè)計并搭建了基于偏振光的無人機(jī)導(dǎo)航實驗平臺和導(dǎo)航仿真平臺:導(dǎo)航實驗平臺旨在為偏振光傳感器提供完整的空中導(dǎo)航性能測試，以及偏振光組合導(dǎo)航算法的后期實際驗證;導(dǎo)航仿真平臺旨在為偏振光組合導(dǎo)航算法的研究提供各種機(jī)載傳感器數(shù)據(jù)源，以及偏振光組合導(dǎo)航算法的前期仿真驗證。兩平臺相輔相成、互

2、為補充，共同為偏振光導(dǎo)航在三維空間的測試及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文分析了天空中偏振光的分布規(guī)律及仿沙蟻結(jié)構(gòu)的偏振光傳感器機(jī)理;討論了偏振光傳感器在二維機(jī)器人和三維無人機(jī)的導(dǎo)航原理;推導(dǎo)了機(jī)載偏振光傳感器數(shù)據(jù)仿真原理，為后續(xù)導(dǎo)航平臺的搭建提供了理論支撐。
　　在基于偏振光的無人機(jī)導(dǎo)航實驗平臺方面。本文首先分別完成了導(dǎo)航實驗平臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件設(shè)計、導(dǎo)航算法設(shè)計及控制算法設(shè)計;然后在導(dǎo)航實驗平臺設(shè)計的基礎(chǔ)上，完成了導(dǎo)航實驗平

3、臺的軟硬件搭建;最后對導(dǎo)航實驗平臺進(jìn)行了飛行實驗，證明了導(dǎo)航實驗平臺具有較好的導(dǎo)航性能，并且能夠完成偏振光傳感器數(shù)據(jù)的采集任務(wù)。
　　在基于偏振光的無人機(jī)導(dǎo)航仿真平臺方面。本文首先構(gòu)建了導(dǎo)航仿真平臺的總體結(jié)構(gòu);然后利用Aerospace和Aerosim工具箱搭建了無人機(jī)模型、飛行環(huán)境模型、機(jī)載傳感器數(shù)據(jù)仿真模型等關(guān)鍵模塊;最后通過捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)仿真和機(jī)載偏振光傳感器數(shù)據(jù)仿真對仿真平臺進(jìn)行了測試，證明了仿真偏振光方位角能夠很好的模擬實