本文關(guān)鍵詞：仿生偏振視覺(jué)定位定向機(jī)理與實(shí)驗(yàn)

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【摘要】：為了有效利用全天域的偏振光信息,探究仿生偏振光導(dǎo)航機(jī)理,設(shè)計(jì)了偏振視覺(jué)傳感器。介紹了基于四相機(jī)的偏振視覺(jué)傳感器及其標(biāo)定方法,推導(dǎo)了冗余配置下偏振態(tài)的最小二乘估計(jì)算法。分析了基于一階瑞利散射模型的天空光偏振模式,將太陽(yáng)方向矢量的最優(yōu)估計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解矩陣的特征向量問(wèn)題,推導(dǎo)出了基于天空光偏振模式的定位定向算法。最后,設(shè)計(jì)了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)與轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:測(cè)量的天空光偏振模式與瑞利散射模型相一致,并可從中成功提取太陽(yáng)方向矢量。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的太陽(yáng)天頂角的最大誤差約為0.4°,誤差標(biāo)準(zhǔn)差為0.14°;基于1h對(duì)天空偏振光的觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的定位誤差為68.6km。轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)(轉(zhuǎn)動(dòng)兩周)得到的最大定向誤差約為0.5°,誤差標(biāo)準(zhǔn)差為0.28°。研究結(jié)果揭示了生物利用偏振光導(dǎo)航的機(jī)理,為仿生偏振光導(dǎo)航的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
【作者單位】： 國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 偏振視覺(jué)傳感器 仿生偏振導(dǎo)航 天空偏振模式 定位定向
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.61573371,No.61503403) 國(guó)防科技大學(xué)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(No.JC14-03-04)
【分類(lèi)號(hào)】：V249.32;O436.3
【正文快照】： 1引言自然界中的候鳥(niǎo)、昆蟲(chóng)等在遷徙或覓食過(guò)程中,能夠利用它們獨(dú)特的眼睛結(jié)構(gòu)感知并利用光的偏振現(xiàn)象,生物的偏振視覺(jué)可以幫助它們進(jìn)行導(dǎo)航定位和目標(biāo)識(shí)別等[1-2]。太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)大氣粒子的散射能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的偏振模式,準(zhǔn)確地描述這種偏振模式是仿生偏振光導(dǎo)航的基礎(chǔ)。1982年,Br

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