仿生偏振视觉定位定向机理与实验

王玉杰; 胡小平; 练军想; 张礼廉; 何晓峰

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仿生偏振视觉定位定向机理与实验

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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68.6 km.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.

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来源
《光学精密工程》 |2016年第9期|2109-2116|共8页
作者
王玉杰; 胡小平; 练军想; 张礼廉; 何晓峰;
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作者单位

国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;

国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;

国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;

国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;

国防科技大学机电工程与自动化学院,湖南长沙410073;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类导航系统;偏振与色散;
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;

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