[发明专利]一种基于概率密度函数估计的夜间偏振航向计算方法

权利要求书

1.一种基于概率密度函数估计的夜间偏振航向计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用安装于载体坐标系b系的偏振传感器测量当前状态下天空偏振模式，根据偏振传感器所测得的数据，计算当前状态下的偏振角信息，结合预测月亮方位与0°偏振片初始位置得到偏振角误差图像；

步骤2、利用概率密度函数对偏振角误差数据进行估计，求解当前状态下待求参数v的估计值其中v表示自由度，获得偏振角误差数据对应的估计参数，遍历预测月亮方位取值集合，重复步骤1，通过所定义的第一目标函数，估计当前对应的月亮方位最优值；

所述步骤(2)中，利用概率密度函数f对偏振角误差σ进行估计，概率密度函数表示为：

其中，Γ(·)表示伽马函数，v表示自由度，是概率密度函数中的待确定参数；对概率密度函数中参数v求解，得到概率密度函数中参数v的估计值遍历取值集合，重复步骤1及上述过程，结合第一目标函数：

获得估计值其中，i表示的取值集合中的第i个值，n表示第n个预测月亮方位值，表示根据第i个值以及对应的一组预测月亮方位求得的自由度估计值的极值，则当前对应的月亮方位最优值表示为为对应的预测月亮方位；

步骤3、遍历取值集合，重复步骤2过程，设计第二目标函数对进行估计，以补偿当前月亮方位计算结果，得到的全局最优值；

步骤4、根据载体坐标系b系与导航坐标系n系之间的关系，结合天文年历，计算出载体在导航坐标系n系下的航向角信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于概率密度函数估计的夜间偏振航向计算方法，其特征在于：

所述步骤(1)，安装于载体坐标系b系的偏振传感器测量得到光强图像信息，由这些光强信息得到入射光的偏振角表示为：

其中，Q_in，U_in代表两个不同方向上的入射线偏振光分量，α为偏振传感器参考方向与观测点子午线方向的夹角，为0°偏振片初始位置，是相对于偏振传感器参考方向的角度值，则偏振角误差表示为：

其中表示预测月亮方位，i表示的取值集合中的第i个值，j表示的取值集合中的第j个值，(x，y)和(x′，y′)表示关于预测月亮方位对称的像素点位置，ψ(x，y)和ψ(x′，y′)表示该位置的偏振角值，R表示实数。

3.根据权利要求1所述的一种基于概率密度函数估计的夜间偏振航向计算方法，其特征在于：

所述步骤(3)中，遍历取值集合，重复步骤2过程，利用第二目标函数对进行估计，以补偿当前月亮方位计算结果中存在的常值误差，所设计第二目标函数如下：

其中，m为的取值集合中的第m个值，表示估计值的全局极值，得到对应的预测月亮方位的全局最优值

4.根据权利要求1所述的一种基于概率密度函数估计的夜间偏振航向计算方法，其特征在于：

所述步骤(4)中，所预测月亮方位角定义在载体坐标系b系下，需转换为导航坐标系n系下的航向信息，结合天文年历，计算出载体在导航坐标系n系下定义的航向角，其转换关系为：

其中，Moon_calendar为由天文年历计算出的n系下的月亮方位，γ为经过坐标系转换后得到的载体航向角信息，为预测月亮方位的全局最优值。