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仿沙蚁偏振感知机制的APPO导航方法研究

作　者: 高丽娟
导　师: 胡良梅; 范之国
学　校: 合肥工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 偏振光导航沙蚁大气偏振模式 POL-神经元
分类号: TN966
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

基于自然属性的偏振光导航方法，因在较大范围内难以受到人为因素的干扰和破坏，特别适合弱/无卫星信号的陌生环境下导航，具有重要的研究价值和军事应用前景。本文针对已有的仿生偏振光导航信号处理与获取装置存在的局限性，提出一种仿沙蚁偏振感知机制的大气偏振模式到航向信息(TheAtmospheric Polarization Pattern to Orientation,简称APPO)的导航方法，实现了大气偏振模式与载体航向信息之间的映射，为仿沙蚁偏振光导航信号处理与获取装置的设计提供指导。本文的主要研究内容如下：(1)介绍了生物偏振光导航行为与沙蚁偏振光导航机理方面的研究成果，总结现有的沙蚁偏振光导航信号处理模型，并对现有模型存在的不足进行了分析与总结。(2)设计了仿沙蚁POL-神经元的航向译码模型，实现了三类POL-神经元响应与表征航向的罗盘神经元之间的对应关系，并通过仿真实验对所述模型进行了验证，最大误差不超过0.08°，该模型对生物偏振光导航的信号处理方面的研究提供了借鉴。(3)针对仿沙蚁POL-神经元航向译码模型的局限性，通过模仿沙蚁感知偏振光并解析航向信息的三个层次，设计了一种仿沙蚁神经处理机制的APPO导航信号处理模型，实现了大气偏振模式的E-矢量分布与航向信息之间的映射，并设计了模仿沙蚁导航行为的验证实验对所述模型的正确性和有效性进行了验证分析。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-18
  1.1 研究背景与意义  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-16
    1.2.1 偏振光导航研究现状  14-15
    1.2.2 偏振光导航信号模型研究现状  15-16
  1.3 主要内容与章节安排  16-17
  1.4 本章小结  17-18
第二章沙蚁偏振光导航机理  18-29
  2.1 沙蚁的偏振光感知概述  18-19
  2.2 沙蚁的偏振光感知与处理机制  19-23
    2.2.1 沙蚁的复眼  19-21
    2.2.2 小眼的偏振光感知机理  21-22
    2.2.3 POL-神经元的偏振信息响应  22-23
  2.3 沙蚁偏振光导航信号处理模型  23-27
    2.3.1 Point-source 模型  24-26
    2.3.2 生物神经元数据模型  26-27
    2.3.3 神经网络模型  27
  2.4 偏振光导航的实现过程  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章仿沙蚁偏振感知机制的 APPO 模型设计  29-38
  3.1 仿沙蚁 POL-神经元的航向译码模型  29-34
    3.1.1 模型设计  29-30
    3.1.2 模型求解  30-32
    3.1.3 模型验证  32-34
  3.2 APPO 导航模型概述  34-35
  3.3 模型结构与算法  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章仿沙蚁偏振感知机制的 APPO 模型求解  38-47
  4.1 样本来源  38-41
  4.2 样本选择  41-43
    4.2.1 大气偏振模式采样  41
    4.2.2 主成分分析法  41-43
  4.3 模型训练  43-45
  4.4 本章小结  45-47
第五章 APPO 模型的仿真与实验分析  47-53
  5.1 APPO 模型的仿真  47-50
  5.2 APPO 模型的实验验证  50-52
  5.3 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-55
  6.1 总结  53
  6.2 展望  53-55
参考文献  55-59
研究生期间主要科研工作与成果  59-60

仿沙蚁偏振感知机制的APPO导航方法研究

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