基于云计算的仿生偏振导航模型研究及精度分析

很多昆虫与鸟类具有偏振视觉系统，可以利用太阳光或月光在大气中散射的偏振特性进行导航。人类构建的仿生偏振视觉系统也证明了这种天然导航方式的存在，但实际应用必须回答几个问题：天空偏振模式图作为偏振导航的基准参考，其变化规律如何？如何获得？在给定的导航精度下，多大的空间区域或时间范围可以采用相同的天空偏振模式图？在该空间区域或时间范围内，自主运动的不同导航单体定位误差如何测定并修正？这些问题相互关联，计算复杂，有必要采用云计算结构及并行算法，通过变化的多导航单元网络联合解算。具体包括：仿生偏振导航的误差分析及多导航单元云计算支持系统的提出；基于云计算的偏振模式图时空分辨率模型研究；基于云计算的多单体测量误差模型研究；云计算支持系统条件下仿生偏振导航整体运算过程中的并行算法。.此研究的开展，可以为仿生偏振导航的应用奠定理论与实验基础；同时为单个及高密度的受导体自主导航提供一种可实际使用的全新手段。

仿生偏振导航是一种新颖的导航手段，因其所依赖的天空偏振模式图受环境的影响较大，同时获取天空偏振光方向信息的传感器还有待于进一步完善，因此在应用方面还没有发展起来，迫切需要在理论和应用上并行进行开拓性研究。从理论上分析偏振光导航影响因素，并对其误差进行分析与建模，达到偏振导航的精度要求及实用性目标，是本研究的基本出发点。项目采用全天空偏振测量方法，对天空偏振光在不同条件下的分布情况进行了测量研究，为后续偏振光导航测角平台的设计提供理论依据。然后采用“测量-计算-搜寻-分析-描述-提高”研究方案对仿生偏振导航的测量误差进行分析与建模，为后续的误差补偿算法提供有效的数学模型。最后采用云计算技术及并行算法解决载体自身测量产生的误差以提高仿生偏振导航的精度及实用性，这对仿生偏振导航的应用有着重要的理论与实际意义。.项目获得北京市科学技术一等奖1项，日内瓦国际金奖1项，申请国家发明专利3项，已获得发明专利授权2项，发表学术论文9篇，培养了4名硕士研究生，出版教材1部，很好地完成了申请报告的各项研究内容，达到了预定目标。