仿生偏振导航传感器原理样机与性能测试研究

论文摘要

器的航迹推算系统相比,这种新型组合导航定位系统具有低成本、无系统漂移、不容易受到周围电磁环境干扰的特点。室外移动机器人路径跟踪实验表明了这种新型航迹推算系统结构原理简单、精度较高和鲁棒性强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 导航传感器系统综述
• 1.2.1 导航传感器系统研究现状
• 1.2.2 组合导航传感器系统研究现状
• 1.3 仿生偏振导航相关领域研究现状
• 1.3.1 大气天空偏振光研究概况
• 1.3.2 昆虫偏振敏感视神经功能与结构研究
• 1.3.3 生物偏振敏感导航机理的验证与应用
• 1.4 课题的提出
• 1.5 本文的研究工作与内容安排
• 2 仿生偏振导航传感器的原理模型
• 2.1 引言
• 2.2 沙漠蚂蚁偏振敏感导航的机理
• 2.2.1 大气天空偏振光分布规律
• 2.2.1.1 Mie散射与Rayleigh散射
• 2.2.1.2 不同天气条件对于天空光分布模式的影响
• 2.2.2 沙漠蚂蚁的偏振敏感神经结构
• 2.3 一种新型仿生偏振导航传感器的工作原理
• 2.3.1 仿生偏振导航传感器的工作原理
• 2.3.2 一种新型偏振导航传感器航向角度求解算法
• 2.4 本章小结
• 3 仿生偏振导航传感器功能结构设计与实现
• 3.1 引言
• 3.2 偏振导航传感器功能结构设计方案
• 3.3 基于ARM嵌入式传感器功能结构设计与实现
• 3.3.1 传感器功能结构框图
• 3.3.2 信号采集及控制处理模块
• 3.3.3 传感器软件设计
• 3.4 本章小结
• 4 传感器工作环境偏振信息预测与分析
• 4.1 引言
• 4.2 偏振光的数学描述
• 4.2.1 电矢分量方法
• 4.2.2 琼斯矢量方法
• 4.2.3 斯托克斯矢量表示法
• 4.2.4 用邦加球表示光的偏振态
• 4.3 偏振测量的基本原理
• 4.4 天空偏振光分布模型建立
• 4.5 天空偏振光分布模式的测量
• 4.5 本章小结
• 5 偏振导航传感器的性能测试装置与误差补偿技术
• 5.1 引言
• 5.2 偏振导航传感器性能测试装置
• 5.2.1 均匀偏振光源功能部件
• 5.2.1.1 均匀辐照度发生器的工作原理
• 5.2.1.2 均匀偏振光源发生装置的设计
• 5.2.2 精密旋转测试台
• 5.3 偏振导航传感器系统误差分析与补偿
• 5.3.1 非线性最小二乘法航向角度误差补偿模型
• 5.3.2 BP神经网络角度误差补偿模型
• 5.3.3 最小二乘支持向量机角度误差补偿模型
• 5.4 偏振导航传感器的性能测试
• 5.4.1 偏振导航传感器静态性能测试
• 5.4.2 偏振导航传感器室外环境性能测试
• 5.5 本章小结
• 6 偏振导航传感器在移动机器人路径跟踪中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 偏振导航传感器/光电码盘组合导航原理
• 6.2.1 移动机器人本体
• 6.2.2 航位推算定位的基本原理
• 6.2.3 偏振导航传感器/光电码盘组合导航基本卡尔曼滤波模型
• 6.3 偏振导航传感器/光电码盘组合导航卡尔曼滤波模型的构建
• 6.3.1 载体运动方程的建立
• 6.3.2 系统量测方程的建立
• 6.3.3 系统测量方程的非线性化
• α_e²和σ_αn²的自适应算法'>6.3.4 机动加速度方差σ_αe²和σ_αn²的自适应算法
• 6.3.5 组合导航扩展卡尔曼自适应滤波模型
• 6.4 室外移动机器人路径跟踪实验
• 6.4.1 室外移动机器人路径跟踪实验场地选择与参数设置
• 6.4.2 室外移动机器人路径跟踪实验与分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 创新点摘要
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢