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美國Fairchild仙童導航傳感器
隨著科學技術的發(fā)展，導航技術應用于越來越多的領域。與此同時，導航傳感器需要具有著高精度、結構簡單、低成本等特點。美國仙童設計了一個能夠同時輸出方向信息和位置信息的、結構簡單、成本較低的仿生導航傳感器。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行導航，并且給出了這些昆蟲復眼導航的生物結構原理。本文在前人的工作基礎上，對已有的仿生偏振光傳感器樣機進行改進和完善，設計了仿生偏振光導航傳感器。然后，采用小波去噪方法對傳感器輸出信號進行濾波，用zui小二乘法和zui小二乘向量機法補償了傳感器固有誤差，經(jīng)過濾波和誤差補償后，傳感器精度明顯提高。室外進行的傳感器測試實驗結果表明傳感器輸出穩(wěn)定、*累積，可以進一步應用于導航系統(tǒng)中。本文主要內容如下（1）分析了天空偏振光分布模式和沙蟻導航的原理，給出傳感器導航原理。通過圖片和公式，說明了在原仿生偏振光傳感器樣機導航角計算方法上的改進。（2）介紹傳感器電路部分硬件和軟件實現(xiàn)方法，共分為五個模塊：電源管理模塊、偏振光檢測及AD轉換模塊、GPS信號接收模塊、系統(tǒng)控制計算模塊和網(wǎng)絡傳輸模塊。重點說明在傳感器樣機基礎上重新設計的電源管理模塊和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償過程，并給出傳感器室內補償后的精度。（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航角的誤差。針對研制仿生導航微傳感器的需要，設計并且搭建了偏振導航傳感器實驗模型。分析了仿生導航傳感器工作的原理，構建了傳感器模型實驗平臺和光學標定裝置。利用光學標定裝置對導航傳感器進行了暗場標定、均勻非偏振光標定。進行了導航定位角度輸出實驗，獲得了導航傳感器三個偏振方向分析器標準化輸出曲線。測試結果表明這種新型傳感器的設計是合理有效的。

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