研究目的
利用全天空大气偏振模式的结构特性（其灵感源自昆虫借助偏振天空光导航），计算飞行器相对于观测点的姿态角（航向角、俯仰角和横滚角）。
研究成果
基于全天空大气偏振模式提出的姿态计算方法具有可行性和有效性，在仿真和实际实验中均表现出较高的精度。该方法为导航提供了一种仿生学思路，有望与惯性导航系统相结合以减小误差累积。未来的研究应聚焦于针对不同天气条件的鲁棒算法，以及改进硬件以实现更大范围的探测区域。
研究不足
实验仅在晴朗天气下进行；阴天或雨天可能遮蔽天空光的偏振信息，导致提取困难。当飞行器大幅偏转时，三脚架旋转的误差和鱼眼镜头成像范围的局限性可能引发误差。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用偏振光传感器检测的全天空大气偏振模式，运用K均值聚类算法处理偏振数据以提取太阳位置与子午线。通过旋转矩阵定义坐标系转换（参照机体坐标系）的数学模型。
2：样本选取与数据来源：
模拟生成太阳高度角（hs∈(0,90)）、方位角（as∈(0,360)）数据，以及山西太原崛围山（东经112.24°，北纬37.59°）使用带偏振片鱼眼镜头采集的实际数据。
3：24°，北纬59°）使用带偏振片鱼眼镜头采集的实际数据。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：三轴云台、带偏振片鱼眼镜头、计算机、高精度测角仪（NovAtel KVH1750）、载体旋转支架。
4：0）、载体旋转支架。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：模拟实验中计算处理大气偏振数据并通过K均值聚类获取太阳位置与姿态角；实际实验拍摄偏振图像，处理提取偏振模式后计算姿态角并与高精度仪器参考值比对。
5：数据分析方法：
采用K均值聚类提取太阳位置，最小二乘法拟合子午线投影，旋转矩阵计算姿态角，通过误差分析比较计算值与参考姿态。
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fisheye lens
Captures full-sky polarization images for data acquisition in practical experiments.
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polarizer
Used with the fisheye lens to detect polarized skylight for polarization data extraction.
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tri-axis tripod
Supports and rotates the carrier for attitude changes in practical experiments.
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computer
Processes captured polarization data and performs calculations for attitude determination.
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high-precision angle measurement instrument
KVH1750
NovAtel
Provides high-precision attitude reference (heading, pitch, roll angles) for validation in practical experiments.
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carrier rotation bracket
Facilitates rotation of the carrier for attitude testing in practical experiments.
-
polarized light sensor
Detects full-sky atmospheric polarization data for use in attitude calculation algorithms.
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