赵成帅，吴新冬，赵东花，刘晓杰，王晨光，申 冲

(1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;2.中北大学仪器与电子学院，太原030051; 3.中北大学信息与通信工程学院，太原 030051)

0 引言

目前，卫星导航、惯性导航等导航技术被广泛应用于无人车/无人机的定位/定向当中。但是惯性导航误差随时间累积和卫星导航易被干扰一直是困扰研究人员的瓶颈问题。为了提高导航系统的自主性和稳定性，本文以沙蚁、蜜蜂等昆虫的导航能力为设计灵感，提出了一种基于微偏振阵列结构互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)相机的成像式仿生偏振光定向系统，以寻求一种可靠的新型导航方法。

仿生偏振光导航方法模仿的是生物在辨别方向能力方面的视觉反馈机制，属自主式导航。早在20世纪，生物学家就通过一系列的解剖学实验、观察实验、训练实验和电生理实验发现了蜜蜂、沙蚁等昆虫的导航行为[1-3]。其复眼的感杆中色素分子的双极性轴与微绒毛长轴相平行，当天空中偏振光的E矢量方向与微绒毛的长轴平行时，入射光子被最大程度地吸收[4-6]。这是昆虫复眼光感受器偏振敏感特性的根本原因。

研究人员模仿昆虫的复眼结构设计出了一系列的偏振测量系统。1997年，美国科学家K.J. Voss研发了一种基于电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)相机和鱼眼镜头的偏振辐射探测系统(RADS-IIP)，通过图像形式展现了一定视野范围内的斯托克斯参数以及偏振度和偏振角，并且与点源式的测试系统进行了比较[7]。……