[发明专利]基于大气偏振模式的太阳方位获取方法

权利要求书

1.基于大气偏振模式的太阳方位获取方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，大气偏振模式测量：

利用一种基于多相机的偏振光传感器，实时测量一片天空区域的偏振模式，获得的偏振模式包括偏振角模式和偏振度模式；

步骤二，基于偏振角模式的太阳方位获取：

根据瑞利散射模型，散射光的E矢量方向垂直于散射面，即E矢量与太阳方向矢量s相互垂直，即

e^Ts＝0 (1)

因此，太阳方向矢量通过两个不共线的E矢量估计得到；实际上，偏振态的有效像素点数由图像的分辨率决定，有效像素点数大于30万，且它们对应的E矢量大多数是不相关的；

定义E＝[e₁ … e_N]_3×N，其中N为有效像素点的个数，得到

E^Ts＝0_N×1 (2)

实际测量中，由于误差的存在，太阳方向矢量s的最优估计表示为如下的优化问题，

即太阳方向矢量的最优估计为矩阵EE^T的最小特征值所对应的特征向量，太阳方向矢量在水平面的投影即为太阳的方位；

步骤三，基于偏振度模式的太阳方位获取：

为了从大气偏振度模式中提取出太阳子午线，只需检测出该模式的对称轴即可，采用如下步骤：

1)对偏振度模式进行平滑，该步骤是为下面的求梯度过程做预处理，其作用是抑制求梯度时引入的噪声，可采用中值滤波器或者维纳滤波器实现；

2)对平滑后的偏振度模式求梯度，对所有有效点的梯度方向进行统计，求出其概率密度分布；梯度方向的极大似然估计即为太阳子午线的估计结果，根据太阳子午线的朝向即可获得太阳的方位；

步骤四，根据实际的应用背景和先验知识，将这两种方法的结果进行综合加权，从而得到太阳方位角的最优估计。