仿生偏振视觉定位定向机理与实验

发布时间：2017-09-09 01:46

  本文关键词：仿生偏振视觉定位定向机理与实验

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【摘要】：为了有效利用全天域的偏振光信息,探究仿生偏振光导航机理,设计了偏振视觉传感器。介绍了基于四相机的偏振视觉传感器及其标定方法,推导了冗余配置下偏振态的最小二乘估计算法。分析了基于一阶瑞利散射模型的天空光偏振模式,将太阳方向矢量的最优估计问题转化为求解矩阵的特征向量问题,推导出了基于天空光偏振模式的定位定向算法。最后,设计了静态实验与转动实验,对理论分析结果进行了验证。实验结果显示:测量的天空光偏振模式与瑞利散射模型相一致,并可从中成功提取太阳方向矢量。静态实验测量的太阳天顶角的最大误差约为0.4°,误差标准差为0.14°;基于1h对天空偏振光的观测数据实现的定位误差为68.6km。转动实验(转动两周)得到的最大定向误差约为0.5°,误差标准差为0.28°。研究结果揭示了生物利用偏振光导航的机理,为仿生偏振光导航的应用提供了理论依据。
【作者单位】： 国防科技大学机电工程与自动化学院;
【关键词】： 偏振视觉传感器 仿生偏振导航 天空偏振模式 定位定向
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.61573371,No.61503403) 国防科技大学科研计划资助项目(No.JC14-03-04)
【分类号】：V249.32;O436.3
【正文快照】： 1引言自然界中的候鸟、昆虫等在迁徙或觅食过程中,能够利用它们独特的眼睛结构感知并利用光的偏振现象,生物的偏振视觉可以帮助它们进行导航定位和目标识别等[1-2]。太阳光经过大气粒子的散射能够产生稳定的偏振模式,准确地描述这种偏振模式是仿生偏振光导航的基础。1982年,Br

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本文编号：817576