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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1、第26卷第l2期传感技术学报V01．26NO．122013年12月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDec．2013PolarizationSensorBasedonBionicCompoundEyesandItsApplicationsintheAtmosphericE—VectorMeasurementD，ⅣGYukai，TANGJun，ⅣG，ⅣGChenguang，删，Chao一，CA《二)Weida，Z日D，ZDPengfei，Jun，(1．KeyLaboratoryo

2、fInstrumentationScienceandDynamicMeasurement(NorthUniversityofChina)，MinistryofEducation，Taiyuan030051，China；2．NoahUniversityofChinaScienceandchnologyonElectronietandea$MrementLaborator~．Taiyuan030051．China)Abstract：Atmosphericopticspolarizationpatterncontain

3、sabundantdirectionandpositioninformation，abrandnewconceptofautonomousnavigationmodecanbeachievedthroughtheacquisitionofatmosphericpolarizationpattern，amongwhosepolarizationinformationE—vectoristhemostimportantandstableparameter．Accordingtothemechanismthroughi

4、mitatingthepolarizationsensitivemechanismofinsects，apolarizationsensorbasedonbioniccompoundeyeswasdesigned；accordingtothesignalprocessingmethodofinsect’SPOL—neurons，themathematicalprocessingmethodoftheoutputsignalofthesensorwasdeduced；testandthemonitoringofE—

5、vectorarecarriedout．Throughdetectingtheatmosphericpolarizationpatterninthesunnydays，theaverageerrorofthesensoris0．46752。．ExperimentalresultsofmonitoringofE—vectorindicatethatthebionicpolarizationsensorcanmonitorat—mosphericpolarizationpatternprecisely，layingt

6、hefoundationforanautonomousnavigationsystembasedonpolarizedlight．Keywords：bionic；polarizedlight；sensor；atmosphericpolarizationpattern；E·vectorEEACC：7230Edoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．12．004仿生复眼光学偏振传感器及其大气偏振E矢量检测应用术丁宇凯，唐军，王飞，王晨光一，翟超，曹卫达，周智君，赵鹏飞，刘俊(1．中北大学仪器

7、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一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POL一神经元的信号处理方式，推导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一矢量方向进行检测。通过对晴朗无云的天气大气偏振模

8、式进行检测，偏振E一矢量平均误差为0．46752。。对大气E一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一矢量中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(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