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美國Fairchild仙童導(dǎo)航傳感器
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域,。與此同時,，導(dǎo)航傳感器需要具有著高精度、結(jié)構(gòu)簡單,、低成本等特點(diǎn),。美國仙童設(shè)計(jì)了一個能夠同時輸出方向信息和位置信息的、結(jié)構(gòu)簡單,、成本較低的仿生導(dǎo)航傳感器,。此傳感器通過天空偏振光信息得到方向信息，通過GPS接收器得到位置信息,。

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生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些昆蟲,，如沙蟻、蜜蜂等能夠利用天空偏振光進(jìn)行導(dǎo)航,，并且給出了這些昆蟲復(fù)眼導(dǎo)航的生物結(jié)構(gòu)原理,。本文在前人的工作基礎(chǔ)上,，對已有的仿生偏振光傳感器樣機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和完善，設(shè)計(jì)了仿生偏振光導(dǎo)航傳感器,。然后，采用小波去噪方法對傳感器輸出信號進(jìn)行濾波,，用zui小二乘法和zui小二乘向量機(jī)法補(bǔ)償了傳感器固有誤差,，經(jīng)過濾波和誤差補(bǔ)償后，傳感器精度明顯提高,。室外進(jìn)行的傳感器測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明傳感器輸出穩(wěn)定,、*累積，可以進(jìn)一步應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)中,。本文主要內(nèi)容如下（1）分析了天空偏振光分布模式和沙蟻導(dǎo)航的原理,，給出傳感器導(dǎo)航原理。通過圖片和公式,，說明了在原仿生偏振光傳感器樣機(jī)導(dǎo)航角計(jì)算方法上的改進(jìn),。（2）介紹傳感器電路部分硬件和軟件實(shí)現(xiàn)方法，共分為五個模塊：電源管理模塊,、偏振光檢測及AD轉(zhuǎn)換模塊,、GPS信號接收模塊、系統(tǒng)控制計(jì)算模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊,。重點(diǎn)說明在傳感器樣機(jī)基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)的電源管理模塊和GPS信號接收模塊,。（3）采用搭建的傳感測試平臺測試傳感器誤差，然后說明了小波去噪過程和傳感器誤差補(bǔ)償過程,，并給出傳感器室內(nèi)補(bǔ)償后的精度,。（4）分析了天空偏振光偏振度變化對傳感器測量精度的影響，在室外測試了傳感器輸出導(dǎo)航角的誤差,。針對研制仿生導(dǎo)航微傳感器的需要,，設(shè)計(jì)并且搭建了偏振導(dǎo)航傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀７治隽朔律鷮?dǎo)航傳感器工作的原理,，構(gòu)建了傳感器模型實(shí)驗(yàn)平臺和光學(xué)標(biāo)定裝置,。利用光學(xué)標(biāo)定裝置對導(dǎo)航傳感器進(jìn)行了暗場標(biāo)定、均勻非偏振光標(biāo)定,。進(jìn)行了導(dǎo)航定位角度輸出實(shí)驗(yàn),，獲得了導(dǎo)航傳感器三個偏振方向分析器標(biāo)準(zhǔn)化輸出曲線。測試結(jié)果表明這種新型傳感器的設(shè)計(jì)是合理有效的,。

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組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的多種導(dǎo)航傳感器為整個系統(tǒng)性能的提高,，提供了多余度，高可靠性的導(dǎo)航信息源,。多種信息的融合對組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī),，系統(tǒng)的硬件、軟件接口界面，以及導(dǎo)航信息的顯示與告譬方式都提出了新的要求,。