一种基于双中性点矢量的天空偏振三维定姿方法与流程

技术特征：

1.一种基于双中性点矢量的天空偏振三维定姿方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)利用偏振图像传感器获取像空间坐标系下双中性点矢量w₁、w₂；

(2)根据中性点模型获取地理系下双中性点矢量U₁、U₂；

(3)以双中性点矢量建立坐标系，通过在像空间坐标系和地理系下的正交坐标基的转换，实现传感器的三维姿态解算。

2.根据权利要求1所述的一种基于双中性点矢量的天空偏振三维定姿方法，其特征在于：所述步骤(1)偏振图像传感器获取的像空间坐标系下双中性点矢量w₁、w₂分别为：

$w_1=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{sin\σ}}_1{\mathrm{cosr}}_1\\ {\mathrm{sin\σ}}_1{\mathrm{sinr}}_1\\ {\mathrm{cos\σ}}_1\end{array}\right],w_2=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{sin\σ}}_2{\mathrm{cosr}}_2\\ {\mathrm{sin\σ}}_2{\mathrm{sinr}}_2\\ {\mathrm{cos\σ}}_2\end{array}\right]$

其中，w₁、w₂为像空间坐标系下的双中性点矢量，σ₁、σ₂分别为两中性点与像空间坐标系原点连线与偏振图像传感器光轴之间的夹角，表示为(x_1c,y_2c)、(x_2c,y_2c)分别为偏振图像传感器获取的两中性点在像平面中的坐标，f为偏振图像传感器镜头的焦距；r₁、r₂分别为两中性点在成像面内的辐角，表示为同样，(x_1c,y_2c)、(x_2c,y_2c)分别为偏振图像传感器获取的两中性点在像平面中的坐标。

3.根据权利要求1所述的一种基于双中性点矢量的天空偏振三维定姿方法，其特征在于：所述步骤(2)根据中性点模型获取地理系下双中性点矢量U₁、U₂分别为：

$U_1=\left[\begin{array}{c}\cos h_1^t\cos A_1^t\\ \cos h_1^t\sin A_1^t\\ \sin h_1^t\end{array}\right],U_2=\left[\begin{array}{c}\cos h_2^t\cos A_2^t\\ \cos h_2^t\sin A_2^t\\ \sin h_2^t\end{array}\right]$

其中，U₁、U₂分别为地理系下的双中性点矢量；和分别为两中性点在地理系下的高度角和方位角，可通过中性点模型获取两中性点的赤纬角δ₁、δ₂和时角Ω₁、Ω₂，再通过坐标系转换获取两中性点在地理系下的高度角和方位角过程如下：

$\begin{array}{c}\cos h_1^t\cos A_1^t=-{\mathrm{cos\φsin\δ}}_1+{\mathrm{sin\φcos\δ}}_1{\mathrm{cos\Ω}}_1\\ \cos h_1^t\sin A_1^t={\mathrm{cos\δ}}_1{\mathrm{sin\Ω}}_1\\ \sin h_1^t={\mathrm{sin\φsin\δ}}_1+{\mathrm{cos\φcos\δ}}_1{\mathrm{cos\Ω}}_1\end{array},$

$\cos h_2^t\cos A_2^t=-{\mathrm{cos\φsin\δ}}_2+{\mathrm{sin\φcos\δ}}_2{\mathrm{cos\Ω}}_2$

$\cos h_2^t\sin A_2^t={\mathrm{cos\δ}}_2{\mathrm{sin\Ω}}_2$

$\sin h_2^t={\mathrm{sin\φsin\δ}}_2+{\mathrm{cos\φcos\δ}}_2{\mathrm{cos\Ω}}_2$

其中，δ₁、δ₂和Ω₁、Ω₂分别为两中性点的赤纬角和时角，由中性点模型获得；φ为偏振图像传感器所在的地理纬度。

4.根据权利要求1所述的一种基于双中性点矢量的天空偏振三维定姿方法，其特征在于：所述步骤(3)中设计的三维姿态解算算法如下：

其中，C_mh为图像传感器的姿态转换矩阵；C_cm为以两中性点矢量建立的坐标系S_c到像空间坐标系的姿态转换矩阵，表示为其中，[a b c]为S_c在像空间坐标系下的正交坐标基，a、b、c表示为：其中，w₁、w₂为像空间坐标系下的双中性点矢量；C_ch为以两中性点矢量建立的坐标系S_c到地理系的姿态转换矩阵，表示为其中，[A B C]为S_c在地理系下的正交坐标基，A、B、C表示为：其中，U₁、U₂为地理系下的双中性点矢量。