仿生复眼光学偏振传感器及其大气偏振E矢量检测应用.pdf
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- 关 键 词:
- 仿生 复眼 光学 偏振 传感器 及其 大气 矢量 检测 应用
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第26卷第12期
传感技术学报
Vol 26 No 12
2013年12月
CHINESE JOURNAL, OF' SENSORS AND ACTUATORS
Dec,2013
Polarization Sensor Based on Bionic Compound Eyes and Its Applications
in the Atmospheric E-vector Measurement
DING Yuka", TANGJUN", WANG Fei, WANG Chenguang, ZHAI Chao
CAO Weida, ZHOU Zhijun=, ZHAO Pengfei LIU Jun.
(1.KeylaborarorygflnstmrmentanionSienceandDyneamieMeasurenenr(AMorthdniersiyqfChin),MinisiyofEduculion,Taiyven030051,China
2. North University of China Science and Techology on Electroic est and Measurement Laboratory, Taiyuan 030051, China)
Abstract: Atmospheric optics polarization patern contains abundant direction and position information, a brand new
concept of autonomous navigation mode can be achieved through the acquisition of atmospheric polarization pattern,
among whose polarization information E-vector is the most important and stable parameter. According to the
mechanism through imitating the polarization sensitive mechanism of insects, a polarization sensor based on bionic
compound eyes was designed; aceording to the signal processing method of insects Pol-neurons, the mathematical
processing method of the output signal of the sensor was deduced; test and the monitoring of E-vector are carried
out. Through detecting the atmospheric polarization pattern in the sunny days, the average error of the sensor
0. 467 52. Experimental results of monitoring of E-vector indicate that the bionic polarization sensor can monitor at
mospheric polarization pattern precisely, laying the foundation for an autonomous navigation system based on
polarized light
Key words: bionic; polarized light; sensor; atmospheric polarization paltern; E-vector
EEAC. 7230E
doi:10.3969/j、jiss.1004-1699.2013.12.004
仿生复眼光学偏振传感器及其大气偏振E矢量检测应用
丁宇凯2,唐军,王飞,王晨光2,翟超2,曹卫达2
周智君2,赵鹏飞12,刘俊
(1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;2.中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051)
摘要:大气光学偏振模式中包含了丰富的方向和位置信息,通过有效提取和利用大气偏振模式信息,可以实现一种全新概
念的自主导航定位方式。E-矢量是其偏振信息中最为关键和最为稳定的参数,仿照昆虫的导航偏振敏感机理,设计了一种仿
生复眼光学偏振传感器;根据昆虫的POI-神经元的信号处理方式,推导出传感器输出信号数学处理方法;对传感器进行了测
试实验并在不同天气下对大气偏振模式中Eー矢量方向进行检测。通过对晴朗无云的天气大气偏振模式进行检测,偏振Eー矢
量平均误差为0.46752°对大气E-矢量的检测表明仿生复眼光学偏振传感器能够实现对大气偏振模式的准确检测,为偏振
光导航这一自主导航系统发展奠定了基础。
关键词:仿生;偏振光;传感器:大气偏振模式:E-矢量
中图分类号:TP212
文献标识码:A
文章编号:1004-169(2013)12-1644-05
太阳光在传输过程中由于大气的散射作用而产行精确的导航定位日。
生偏振光,并形成的特定的偏振态分布,即大气偏振
现有研究表明,E一矢量作为其导航的信息来
模式。大气偏振模式具有以太阳子午线对称分源,具有较好的稳定性l,对大气偏振模式中E-矢
布的特性,包含了丰富的方向和位置信息。人眼看量的提取是实现偏振光导航定位的关键。瑞士研究
不到光的偏振现象,但是许多生物,如沙蚁、蜜蜂者用偏振器件模仿生物复眼测量光的偏振,并且在
等2?,却能够利用大气的偏振模式分布特性来进移动机器人上构建的偏振罗盘获得了成功应用?。
项目来源:国家973计划前期硏究专项项目子课题(2012CB723404)
收稿日期:2013-09-24修改日期:2013-11-12
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