本发明主要涉及到智能导航,尤其是一种仿生偏振光罗盘测角精度评估、测角误差标定与校正方法。
背景技术:
1、小型平台具有高灵活性、强隐蔽性、低成本等优点,在勘探测绘、抢险救援以及安全巡逻等方面发挥着重要的作用,但上述场景均要求小型平台具备良好的自主导航能力。当前微惯性定向系统的定向精度仅能维持在度每小时的量级,难以满足小型无人平台的需求,卫星双天线定向系统亦受限于电磁干扰,可靠性难以得到保证。
2、与传统导航方式不同,作为仿生导航技术的一个分支,仿生偏振光导航可以弥补惯性导航、卫星导航的短板,其具有抗干扰性强、鲁棒性高、误差无积累的优势,对于工作在复杂环境下的小型无人平台而言,是一种可靠的自主导航手段。然而,其导航性能和精度在很大程度上取决于仿生偏振光罗盘的标定质量与理论最大测角分辨率。由于加工过程的偏差,仿生偏振光罗盘存在光电像元响应不均匀误差和纳米光栅阵列与光电像元耦合不一致误差。能否对上述误差进行有效校正,并实现高精度的测角分辨率标定,是确保导航系统实现精确定向、避障及路径规划的关键。因此,对仿生偏振光罗盘测角分辨率进行精确评估与标定,对于提升小型无人平台在复杂环境中的导航性能与整体应用价值具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题,本发明提出一种仿生偏振光罗盘测角精度评估、测角误差标定与校正方法,通过对仿生偏振光罗盘测角分辨率的精准评估及标定工作,提升无人平台导航系统的整体性能,进一步发挥其在复杂环境中的优势。
2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一方面,本发明提供一种仿生偏振光罗盘测角精度评估方法,包括:
4、对仿生偏振光罗盘输出的角度值进行角度解模糊度,得到实际测量角度,且实际测量角度连续分布在0°至360°范围内,构成实际测量角度序列;
5、在0°至360°范围内以固定转动角度步长生成理想转动角度,构成理想转动角度序列;
6、计算实际测量角度序列与理想转动角度序列之间的绝对误差,对绝对误差进行均值矫正;
7、计算均值矫正后的绝对误差的均方根误差,评估仿生偏振光罗盘的测角精度。
8、另一方面,本发明提供一种仿生偏振光罗盘测角误差标定方法,包括:
9、基于上述仿生偏振光罗盘测角精度评估方法得到的仿生偏振光罗盘的测角精度评估结果,构建仿生偏振光罗盘测角误差标定模型;
10、采用基于周期核的标定方法对仿生偏振光罗盘中光电像元的响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差进行标定。
11、另一方面,本发明提供一种仿生偏振光罗盘测角误差校正方法,基于上述仿生偏振光罗盘测角误差标定方法得到的标定后的仿生偏振光罗盘中光电像元的响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差,对仿生偏振光罗盘中光电像元的响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差进行校正。
12、相比现有技术,本发明的技术效果:
13、本发明使用高精度转台,生成理想转动角度,确保误差评估时,考虑了每个角度位置的理想状态;使用基于相邻角度差值的角度解模糊度算法,消除偏振角模糊解,具体地将仿生偏振光罗盘输出的偏振航向角度,进行角度解模糊度,消除模糊解的同时,将其转换至[0,360]区间内连续角度,保证误差评估可以在角度跨越点准确进行。计算实际测量的连续转动角度与理想转动角度序列之间的绝对误差,该绝对误差进行均值矫正,以去除系统性偏差,使得误差评估结果更可靠。计算绝对误差的均方根误差,从而精确评估整个测量系统的精度。基于上述测角分辨率误差评估结果,构建仿生偏振光罗盘测角误差标定模型,并采用基于周期核的标定方法,对光电像元响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差进行有效校正,获得更高的测角精度与可靠性。
14、本发明通过对仿生偏振光罗盘测角分辨率的精准评估及标定工作,提升无人平台导航系统的整体性能,进一步发挥其在复杂环境中的优势。本发明可广泛应用于精密测量、导航系统及角度传感器的性能评估领域,以提高系统的测角精度与导航可靠性。
1.仿生偏振光罗盘测角精度评估方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的仿生偏振光罗盘测角精度评估方法,其特征在于,对仿生偏振光罗盘输出的角度值进行角度解模糊度,包括:
3.根据权利要求1所述的仿生偏振光罗盘测角精度评估方法,其特征在于,对实际测量角度与理想转动角度之间的绝对误差进行均值矫正,得到均值矫正后的绝对误差为:
4.仿生偏振光罗盘测角误差标定方法,其特征在于,包括:
5.根据权利要求4所述的仿生偏振光罗盘测角误差标定方法,其特征在于,构建仿生偏振光罗盘测角误差标定模型,包括:
6.根据权利要求4所述的仿生偏振光罗盘测角误差标定方法,其特征在于,采用基于周期核的标定方法对仿生偏振光罗盘中光电像元的响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差进行标定,包括:
7.仿生偏振光罗盘测角误差校正方法,其特征在于,基于如权利要求4或5或6所述的仿生偏振光罗盘测角误差标定方法得到的标定后的仿生偏振光罗盘中光电像元的响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差,对仿生偏振光罗盘中光电像元的响应不均匀性误差以及纳米光栅阵列与光电像元之间耦合不一致误差进行校正。
8.仿生偏振光罗盘测角精度评估、测角误差标定与校正方法,其特征在于,包括: