江云秋 宋一铂

1. 宇航智能控制技术国家级重点实验室，北京100854 2. 北京航天自动控制研究所，北京100854



偏振导航传感器设计与标定

江云秋1,2宋一铂1,2

1. 宇航智能控制技术国家级重点实验室，北京100854 2. 北京航天自动控制研究所，北京100854

借鉴了生物偏振导航的研究成果，构建了偏振导航传感器的模型，分析了该模型测量原理，设计了偏振导航传感器，研制了偏振光轴标定系统，提高了传感器的测量精度，建立了传感器性能测试系统，传感器的测量误差优于0.18°，研究成果对偏振导航传感器的应用具有指导意义。

仿生；偏振；导航；传感器

偏振光导航技术源于沙蚁等昆虫的偏振视觉导航原理[1]。太阳光经过大气发生散射现象[2]，散射辐射具有偏振特性，偏振光携带方向信息，沙蚁等昆虫正是利用天空偏振光提供的方向信息进行导航的[3]。

偏振导航传感器具有体积小、重量轻及成本低等优势，作为新型的惯性辅助测量装置，有利于提高惯性系统的测量精度，同时又不会增加体积、重量上的负担，具有广阔的应用前景[4-5]。

依据沙蚁偏振光导航定位原理，建立仿沙蚁复眼结构的偏振光测角模型，以此为基础研制了偏振导航传感器，通过光轴标定系统准确确定偏振片之间的相对位置，提高了传感器的精度。在标准测试条件下测试，偏振导航传感器测角精度优于0.18°。

1 传感器设计原理

沙蚁能利用天空中的偏振光进行导航定位是因为它的视觉系统能够敏感偏振方向[6]，这个神经系统分为视网膜层和神经中枢层，前者对偏振光的强度和方向分布模式进行感知，后者对其信息进行综合处理。……