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基于偏振光的仿生导航传感器设计与实现

更新时间：2020-03-24 13:07:41 大小：3M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：偏振光传感器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着科技的进步，与人类生存和生产息息相关的导航技术得到了不断的发展，各种导航定位技术被广泛应用到交通、测绘、航天、航空等领域。然而从某一种导航定位技术来看，都存在着一定的缺陷，如惯性导航系统的误差积累，卫星导航系统对卫星的过度依赖，无线电导航系统易受干扰等，因此新型偏振光导航传感器的研制对改善现代导航技术尤为重要。

针对现有的偏振光传感器存在滤光效果不理想、线偏振光获取不纯净、偏振光光强较弱等缺点，本文从天空散射光偏振特性基理入手，结合沙蚁复眼的偏振光感光机理，在对硬件加工及系统软件设计的基础上，实现了一种改进的双通道偏振光导航传感器。具体的研究内容如下：

1、分析和归纳常用导航技术的优势和不足，对偏振光导航的研究成果进行概述，分析沙蚁利用大气偏振光进行导航定位的工作原理，研究天空中主要的散射现象、不同天气条件对天空偏振光的影响等理论。

2、提出传感器整机的设计方案，从偏振光检测模块、信息采集及控制处理模块、通信模块等模块入手，实现传感器的功能设计。偏振光检测模块选用侧向位移偏振分光棱镜，一路光路通道中可产生两束平行的偏振光，减少了光学器件的使用，实现了传感器的微型化和低成本；根据光学器件的中心波长、有效焦距、后焦距等指标，选择合适的滤光片、双凸透镜、光阑，优化光路中的器件位置，保证光电二极管接收到足够光强的偏振光，提高采集数据的精度；优化电路板布局，实现信号放大、A/D转换以及控制器等电子器件集成的目的，减少信号传输受到干扰。

3、本传感器的软件设计主要包括单片机初始化、信号采集处理、通信三部分，应用C语言对软件程序进行编写，采用Keil MDK集成开发环境进行设计。

4、对各模块进行试验调试后，完成偏振光传感器的整体装配；搭建性能测试平台，对传感器整机进行实地测试，验证偏振光传感器的性能，分析测试数据，并对误差进行分析与补偿。经过室外测试验证，本文设计的双通道偏振光传感器结构设计合理，性能稳定，精度较高，能满足进一步的研究需要，对仿生偏振光导航技术应用具有一定的推动作用。