تخمین سریع و بهینه زاویه سمت یک وسیله بدون سرنشین مبتنی بر قطبش نور خورشید

یافتن زاویه سمت (شمال یابی) یکی از ارکان اصلی ناوبری یک پرنده بدون سرنشین و لازمه اساسی در خودگردانی یک وسیله هوایی است. در این پژوهش، یک روش سریع و مقاوم به منظور استخراج زاویه سمت برمبنای تعیین راستای خورشید از تصاویر قطبشی آسمان ارائه شده است. به این منظور، ابتدا، پارامترهای قطبش خورشید شامل بردار استوکس، زاویه قطبش (AoP) و درجه قطبش خطی (DoLP) از تصاویر قطبیده کالیبره شده استخراج می شوند. سپس، با اعمال تصحیحات مبتنی بر نظریه پراکندگی ریلی، این پارامترها بازسازی و بهبود داده می شوند. در گام بعد، با تحلیل ویژگی های تصویر، تابع هزینه ای مشتمل بر ترکیب الگوی پادتقارن، گرادیان شدت و راستای قطبش نور طراحی می شود؛ تا خط نصف النهار خورشیدی به طور دقیق استخراج گردد. برای بهینه سازی این تابع هزینه، از روش برنت که یک الگوریتم تک بعدی و بدون نیاز به محاسبه گرادیان است، بهره گرفته می شود. در نهایت، آزمون تکرارپذیری با ۱۵۰ نمونه برداری انجام شده است. نتایج نشان می دهد، روش پیشنهادی قادر است زاویه شمال را در شرایط ایستا با دقت کمتر از یک درجه تعیین کند. لذا، رویکرد ارائه شده از پایداری و دقت مناسب برای کاربردهای عملی، به ویژه در ناوبری پرنده های بدون سرنشین که تخمین زاویه یاو اهمیت ویژه ای دارد، برخوردار است.

کلیدواژه ها:

شمال یابی ، ناوبری وسایل پرنده ، قطب‎ نمای قطبشی ، قطبش نور ، پردازش تصویر