CN119394313A 一种适用于海洋环境的天光偏振导航系统及方法 （中国科学院合肥物质科学研究院）

一种适用于海洋环境的天光偏振导航系统本发明公开了一种适用于海洋环境的天光于DOFP偏振成像仪的C_mount接口内，且位于鱼和DOP梯度值，基于计算结果识别输出中性点位置，对转换到入射光坐标系下的AOP图像进行太2所述陀螺稳定平台固定在船体地面上，所述DOFP偏振成像仪可拆卸的所述DOFP偏振成像仪包括单色CMOS传感器，所述传感器包括顶层为3.一种适用于海洋环境的天光偏振导航方法，应步骤1、利用所述一种适用于海洋环境的天光偏振导航系统捕获实时天光偏振模式图步骤2、将兴趣区域中的AOP图像从观测坐标系转换到在排除遮挡区域后，从剩余的有效区域中识别出最大的连顶角；是入射光坐标系，表示电场矢量振动的方向；则向量从观测坐标系OX,YZ,到导航坐标系OXYZ的变换矩阵R,表示为：3从导航坐标系OXYZ到入射光坐标系pxyizi的变换矩阵Ri表示为：将检测出的边缘图像E(x,y)进行形态学操作以连接相邻区域的边界，得到处理后的边90°四个区域之间的交点N(x,y)={(x,y)1Emnorph(x,y)=1，其中，N(x,y)表示检测到的对检测到的中性点集合N(X,Y)使用DBSCAN聚类方法进行分组，并识别出真实的中性利用公式（11）进行边缘检测，使用Hough变换将每个边缘点(x,y)转换到极坐标空间，4p=xcos8+ysino(13)利用中性点坐标(xn,yn)确定候选太阳子午其中，l的参数方程为ax+by+c=0，表示中性点与直线Ln的距离，选择最小的输出被识别为太阳子午线的直线方程及其在航向角通过以下公式计算得到：5根据数据采集方法，这些传感器通常分为时间序列传感器、多通道传感器以及焦平面分割管非成像传感器在天气条件良好时具有响应迅速、瞬时精度高的优势，但在恶劣天气下其管其精度略低于非成像传感器。6[0011]所述DOFP偏振成像仪包括单色CMOS传感器，所述传感器包括顶层为微透镜阵列、[0013]步骤1、利用所述一种适用于海洋环境的天光偏振导航系统捕获实时天光偏振模7[0028]所述陀螺稳定平台1集成了电子平衡机制和数字控制系统，能够在船体运动的情8[0037]基于陀螺稳定的全天光DOFP偏振成像系统支持跨越整个天空的实时光谱偏振数[0044]由于在晴朗的天空区域中，DOP梯度通常较低，因此云层遮挡或其他干扰导致的9[0051]丽从观测坐标系OX,YZ,到导航坐标系OXYZ的变换矩阵RO可以表示为：[0053]接着，从导航坐标系OX常接近或沿着太阳子午线分布，但具体位置会因太阳高度角、观测时间和大气条件而有所偏移。[0062]为了识别和提取中性点，算法首先读取天光偏振模式的观测AOP图像I(X,Y)其中和90°四个区域之间的交点：N(x,y)={(x,y)1Emnorph(x,y)=1，其中，N(x,y)表示检测标cj被输出作为判断太阳子午线的依据。[0075]p=xcos8+ysin0(13)[0077]检测到的所有直线组成集合L={l,l2,…,In。为了筛选出太阳子午线，对这些直[0078]利用中性点坐标(xn,yn)进一步确定候选太阳子午线中最符合太阳子午线条件的[0080]其中，l的参数方程为ax+by+c=0，表示中性点与直线Ln的距离。选择最小t是太阳时角。