仿生POL神经元的偏振光导航传感器研究.pdf

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1、2011年第30卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)53仿生POL神经元的偏振光导航传感器研究范宁生，张旭东，范之国，王昕(合肥工业大学计算机与信息学院。安徽合肥230009)摘要：概要分析了沙蚁等昆虫视觉系统的偏振敏感机理，设计了一种模仿昆虫视觉系统中偏振敏感(POL)神经元的偏振光导航传感器，阐述了传感器的工作原理和主要功能结构，并给出了传感器的实际检测实验结果。实验结果表明，该传感器实现了类POL神经元对大气偏振信息的快速感知，能够实时获取偏振化方向，且具有较高的精度，能够满足偏振光导航的实际需求。关键词：导

2、航传感器；仿生；大气偏振模式；POL神经元中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)09-0053-04StudyonpolarizedlightnavigationsensorofimitatingbiologicalPOLneuronsFANNing-sheng，ZHANGXu—dong，FANZhi—guo，WANGXin(SchoolofComputerandInformation，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Polarizationsensitivem

3、echanismO±thevisionsystemofinsectssuchasdesertantiSanalyzedbriefly，andapolarizedlightnavigationsensorimitatingPOLneuronsininsects’visionsystemisdesigned．Workingprincipleandmainfunctioningstructureofthesensorareintroduced．Theexperimentalresultsaregiven．Itdemonstratesthatthesensorcanimplement

4、quickperceptionofatmosphericpolarizationinformationsimilartoPOLneurons，anditcanrealizereal—timeacquisitionofpolarizedlightdirection．Itshighprecisionmeetsthepracticalneedofpolarizedlightnavigation．Keywords：navigationsensor；bionics；atmosphericpolarizationpattern；POLneurons0引言合肥工业大学高隽教授提出一种四通道

5、大气偏振信息检测太阳光在传输过程中由于大气的散射作用而产生偏振传感器，并研究了传感器的信号处理与补偿方法。本文光，并形成特定的偏振态分布，即大气偏振模式⋯。它包概要分析了昆虫视觉系统的偏振敏感结构和功能特性，并含了丰富的方向和位置信息。人眼看不到光的偏振现象，在此基础上设计了一种仿生POL神经元的偏振光导航传但是，许多昆虫如沙蚁J、蜜蜂、蟋蟀，都有利用偏振光进感器，讨论了传感器的工作原理并设计了其功能结构，最后行导航的能力。大气偏振模式是地球的自然属性之一，其给出了传感器的实验结果和分析。在较大范围内很难受人为因素的干扰和破坏，特别是在弱／1昆虫的偏振敏感机理无卫星导航信号的

6、“特殊环境下”仍然能提供导航信息。目前，昆虫仍是生物偏振光导航机理研究的主要对象。偏振光导航的研究具有重要的军事应用前景。大气偏振信研究表明：沙蚁等利用偏振光导航的昆虫具有相似的偏振息的获取是实现偏振光导航的关键技术，因此，仿生偏振光视觉系统。这个系统具有偏振敏感的光感受器和神经细胞导航传感器具有重要的研究价值。对偏振信息进行感知，还具有复杂的神经中枢对响应结果瑞士苏黎世大学WehnerR等人模仿生物的偏振敏感进行综合处理计算。功能结构实现了六通道的偏振光传感器，并成功应用于移复眼是昆虫的主要视觉器官，由许多小眼组成，每个小动机器人导航J。国内大连理工大学褚金奎教授在此基眼包

7、括角膜、晶锥、色素细胞、小网膜细胞等结构。小网膜础上作了改进并开展了系统的传感器性能测试研究J。细胞是光感受细胞，细胞膜向中腔伸出大量微绒毛形成独收稿日期：2011--02-25基金项目：国家“863”计划资助项目(2009AA12Z309)；安徽省自然科学基金资助项目(11040606M149)；安徽省青年科学基金资助项目(11040606Q41)传感器与微系统第30卷特的光感受器一感杆(rhabdomere)。光感受器的偏振敏RJ+R2十LK，R5+R6／、感性基于它们对偏振光的吸收。昆虫复眼的感杆