基于全天空大气极化模式的姿态计算方法

在自然界中，蜜蜂和沙蚂蚁等昆虫可以借助偏振天窗导航。 受此启发，基于偏振天窗的生物启发式导航系统近来引起了广泛关注。 作为重要的导航参数，姿态信息对于车辆的控制和导航至关重要。 本文研究了全天大气极化模式的结构特征，以计算车辆相对于观测点的姿态。 航向角通过两个角度之间的减法获得。 一个是太阳子午线与地理北部之间的夹角。 另一个是太阳子午线与身体坐标系之间的角度，可以从传感器检测到的极化数据中获得该角度。 太阳的位置也可以从极化数据中获得。 然后根据太阳位置和太阳投影点的坐标，可以确定天顶点。 利用人体中天顶点的坐标和参考坐标系，可以解决俯仰角和侧倾角。 进行了仿真和实际实验，验证了姿态计算方法的性能。 高精度的实验结果表明了该方法的可行性和有效性。