(雷傲知识堂)昆虫复眼成无人机导航新宠

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大连理工大学技术新发明获国家奖

昆虫复眼具有导航和定位能力的奥秘在哪里？其精巧的组织、器官和结构经过35亿年的进化形成的生物功能和物理机能是什么？大连理工大学微系统研究中心褚金奎团队在我国率先于2004年开展了仿昆虫复眼偏振敏感结构、不依赖卫星导航的微纳传感器研究，在全球定位技术的研究中取得创新性成果，研究成果“偏振遥感物理机理、关键方法与技术应用”，获2015年国家技术发明奖二等奖（作为主要完成人之一），2015年6月19日在《Nature》出版社系列期刊《Scientific  Reports》上发表

偏振光是光的第四维信息，在光的传播过程中,具有特定的振动方向，该振动方向被识别就可以作为导向信息被利用,光在大气的传播过程中形成了少量的偏振光，且偏振光波的分布还具有空间分布的稳定性和时间分布的可重复性，因此生物通过亿万年进化选择利用偏振光进行定位和导航。近年来，各国科学家开始对昆虫复眼的神奇功能进行探索，发现昆虫复眼神经感杆对偏振光敏感，于是开始研发模仿昆虫复眼的偏振敏感机理的导航技术。

之所以展开基于仿生机理的导航和定位技术的研制，是为汲取生物飞行中自主导航、抗干扰、适应性强的特点。目前大多数国家移动设备是由卫星系统(GPS、GLONASS、北斗)导航，战时很容易受到破坏和干扰，为争夺在军事上信息不对称优势和增强精确打击能力，各发达国家正在大力发展多种新型自主导航系统。

褚金奎团队对天空偏振光分布规律和多通道式仿生偏振导航传感器进行了开创性研究，采用纳米级加工手段制作了测角精度高于0.1°、质量小于2kg的高精度仿生偏振光导航原理样机，经机器人导航检测，实现了移动机器人精确轨迹规划实验，证明微纳传感器可以充分利用于移动设备导航，搭建全新的导航系统。该项研究不仅为揭开自然界生物不可思议的全球定位能力提供了一种崭新的研究思路，也可为机器人及无人机等技术领域提供一种强有力的自主导航定位手段。

褚金奎介绍，这是一个汇集生物、物理、微电子、机械等领域的前沿学科大交叉，创新之处在于：建立了多天气、多时间位置节点的大气偏振光分布模式数据库和理论模型，并根据昆虫复眼形态学研究现状，探究对偏振光敏感的微纳结构和机制；通过微纳加工技术手段，研制了具有多方向、大面积的纳米光栅结构，制作出具有微纳结构的仿生偏振光敏感器件；并对仿生微纳偏振光敏感器件进行实验测试与技术标定，实现了微纳敏感传感器定位导航应用、姿态控制应用，验证了动态控制下的高精准性和有效性。

转自：无人机

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