集成式仿生偏振光自主定位导航传感器系统研究

基本信息
批准号:51675076
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:褚金奎
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:关乐,张然,支炜,王寅龙,刘泽,乔向南,王倩怡,张慧霞
关键词:
微传感器纳米压印偏振导航定位
结项摘要

According to the urgent needs of the autonomy and the miniaturization for navigation and positioning system, this project intends to develop a novel bioinspired polarized skylight and geomagnetism sensor for the autonomous navigation and positioning by imitating the super-sensitive micro/nano structures of polarized light and the amazing navigation abilities of animals based on the comprehensive utilizations of the skylight polarization and geomagnetic informations. The spatial and temporal specificity between the skylignt polarization pattern and the geomagnetic field will be studied. On the basis of the Rayleigh scattering theory, the Polarized light/Geomagnetism/Time Navigation and Positioning (PGTNP)model reflecting the relational mapping between the multi-source informations and the latitude, longitude and direction of the carrier will be established by fusing the skylignt polarization pattern, geomagnetic field and time information and combinating the Triangle Navigation model and the International Geomagnetic Reference Field model. By imitating the polarized light super-sensitive nano sturcture of the insects' compound eyes, the polarized light sensitive micro-nano device which is the core component of the navigation sensor will be designed based on the Rigous Coupled Wave Analyze (RCWA) and other vector diffraction theories. A soft mold embossing process and a large area soft mold overlay nanoimprint lithography which will be developed in the project can be used to fabricate large areas, uniform nano-structures on flat or uneven substrates and achieve the integration of the polarized light sensitive micro-nano device. The Bionic Hierarchical Clustering Model of Polarization Visual Information (BCMPVI) will be established and the autonomy measurement of the latitude, longitude and direction will be implemented in real time based on the BCMPVI and the PGTNP model. Finally, a bionic navigation and positioning system which has the advantage of the autonomy, miniaturization and no cumulative error will be developed and applied to determine the location and direction of the carrier in real-time.

针对导航定位系统自主化及微型化的迫切需求,本项目拟通过模仿动物综合利用偏振光及地理信息进行导航的奇特能力及超强偏振光敏感微纳结构,研发一种新型仿生集成偏振光自主导航定位传感器系统。基于瑞利散射理论,建立天空偏振光分布模式,融合地磁及时间信息,结合导航三角形及全球地磁参考模型,建立反映多源信息与载体经纬度及航向间映射关系的导航定位模型;模仿昆虫超强偏振光敏感微纳结构,采用严格耦合波等理论完成微纳偏振光敏感器件这一系统核心部件的设计;提出跨尺度自适应微纳结构加工工艺,利用软模板转印及大面积软模板套刻压印工艺,实现在崎岖基底上低成本、批量化制造大面积、高度一致的纳米结构,通过精确套刻压印,实现具有复合效应的仿生偏振光器件集成制作;结合导航定位模型,实现传感器系统自主实时经纬度与航向求解,最终研制出具有自主化、微型化及无累积误差等优点,能够实时确定载体位置及航向的新型仿生定位传感器系统。

项目摘要

针对导航定位系统自主化及微型化的迫切需求,项目通过模仿动物综合利用偏振 光及地理信息进行导航的奇特能力及超强偏振光敏感微纳结构,研发出了一种新型仿生集成偏振光自主导航定位传感器。首先基于瑞利散射理论,融合地磁 及时间信息,结合导航三角形及全球地磁参考模型,建立了反映多源信息与载体经纬度及航向间映射关系的导航定位模型;其次创造性通过模仿昆虫超强偏振光敏感微纳结构,采用严格耦合波等理论完成了微纳偏振光敏感器件这一系统核心部件的设计;根据提出的跨尺度自适应微纳结构加工工 艺,利用软模板转印及大面积软模板套刻工艺,实现了在崎岖基底上低成本、批量化制造大面积、高度一致的纳米结构,通过对工艺参数的优化,实现了具有复合效应的仿生偏振光导航器件的集成制作;结合项目提出的导航定位模型,实现了传感器系统自主实时经纬度与航向求解,最终研制 出了具有自主化、微型化及无累积误差等优点,能够实时确定载体位置及航向的新型仿生定 位传感器系统。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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