面对长距离复杂场景下的自主移动机器人导航问题, 仿生鼠脑的RatSLAM相较传统SLAM更加高效。但完全依赖视觉信息, 导致其精度不高、可靠性不足。通过引入天空偏振光定向, 高效地提供精准的绝对航向角, 可以弥补RatSLAM的不足。设计并搭建了一种偏振光仿鼠脑导航系统及导航实验平台, 经过室外道路实验验证了系统的性能, 并与RatSLAM进行了比较。实验结果表明,偏振光仿鼠脑导航系统和RatSLAM的平均位置误差分别为3.65 m和26.29 m, 平均角度误差分别为0.36°和2.39°。该系统减少了累积误差, 实现了高效、强鲁棒性、轻量化的自主导航。

为了实现偏振光传感器在水面波动环境下及编队协同情境下的应用, 并提升无人船导航的抗电磁干扰能力, 设计了一种基于偏振光传感器、微惯性测量单元(MIMU)及全球定位系统(GPS)的组合导航系统, 为偏振光传感器集成了云台底座, 并搭建偏振光无人船平台进行了导航及编队实验。介绍了偏振光导航原理及无人船编队原理; 基于卡尔曼滤波设计了偏振光传感器/MIMU/GPS组合导航算法; 基于上述组合导航算法进行了无人船的循迹与编队实验。循迹对比实验结果表明: 无人船利用偏振光传感器进行组合导航的航向角误差为6.055°, 位置误差为0.209 m, 在磁罗盘受干扰的情况下偏振光组合导航系统仍可正常工作; 编队实验结果表明: 领航船循迹误差为0.425 m,跟随船编队误差为0.707 m。该偏振光传感器可应用于水面环境导航, 偏振光组合导航系统可用于无人船导航与编队。