基于像素化偏振芯片的仿生偏振光罗盘技术

发布时间：2024-07-05 02:59

　　仿生光罗盘是一种通过借鉴动物视觉器官感知太阳偏振光信息(包括月光)的机理来获得载体航向信息的航向传感器。首先介绍了面向多光谱的像素化的偏振芯片结构参数化设计准则,给出了一种易于集成和小型化的仿生光罗盘总体设计方案,并对仿生光罗盘的主要误差源进行了分析;随后,提出了一种基于天空偏振图像解算载体航向的新方法,并对其环境适应性进行了初步分析;最后,对仿生光罗盘样机进行了静态实验和车载实验,在晴朗天空背景下仿生光罗盘的定向精度优于0.5°。

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【部分图文】：

图1偏振光成像系统结构示意图

偏振光成像系统是仿生偏振光罗盘的核心部件,其结构如图1所示,由镜头、像素化偏振芯片和后端电路组成。像素化偏振芯片在CCD/CMOS的每一个像元上刻蚀金属光栅,实现光栅与感光芯片的一体化集成,它包含若干个偏振测量单元,每个测量单元包含0°、45°、90°和135°这4个偏振方向。1....

图2金属光栅示意图

如图2所示,以金属表面法线和入射光所在平面为入射面,入射光的电矢量可以分解为垂直于入射面的分量(TE波)和平行于入射面的分量(TM波)。TE波激发金属线电子形成电流,使得该入射光分量被反射,而金属在TM波方向上有空气间隙无法引发电流,因此透射光仅包含TM波。在金属材料和光栅面型的....

图3二维对称性的测量

如图3所示,φ(x,y)为天空偏振角模式,假设φ(x,y)关于t轴对称,且t轴相对于x轴有ξ角度的旋转。则有如下变换关系当φ(t,s)=φ(t,-s)时,图像为轴对称;当φ(t,s)=-φ(t,-s)时,图像为反轴对称。针对提取太阳子午线这个问题,由瑞利散射模型可知偏振角模式服从....

图4光罗盘倾斜前后入射光E矢量

eQl=ΟQl→×ΟSl→(10)光罗盘倾斜时,测量得到的偏振E矢量不再是天顶入射光的,不能用来表示航向角的变化。假设光罗盘的滚动角和俯仰角分别为Δδ和Δθ,坐标系O-XcYcZc表示光罗盘倾斜后的坐标系,其中Zc为罗盘倾斜后的光轴方向,与天球交....

本文编号：4000934