仿生偏振光導航方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

高雋，範之國 著

圖書標籤:

• 仿生學
• 偏振光
• 導航
• 生物導航
• 光學
• 傳感器
• 機器人
• 動物行為
• 信息處理
• 控製工程

店鋪： 中圖天下圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030420978

商品編碼：29426782483

包裝：平裝

齣版時間：2015-12-01

基本信息

書名：仿生偏振光導航方法

定價：59.0元

作者：高雋,範之國

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2015-12-01

ISBN：9787030420978

字數：224

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

編輯

---

導語_點評_詞

內容提要

---

目錄

---

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

序言

仿生偏振光導航方法 核心內容概述 本書深入探索瞭模仿生物體利用天空偏振光進行導航的機製，並在此基礎上提齣瞭一係列創新的導航方法。我們將從生物學的視角齣發，剖析多種動物（如蜜蜂、螞蟻、鴿子、甲蟲等）如何在感知和利用天空偏振光模式進行空間定位和路徑規劃。在此基礎上，本書將詳細介紹將這些生物學原理轉化為工程化導航係統的技術細節，包括偏振光傳感器的設計、信號處理算法、以及如何剋服環境乾擾等關鍵問題。最終，本書旨在為開發新一代自主導航係統提供理論依據和技術指導，尤其是在GPS信號受限或失效的復雜環境中，仿生偏振光導航方法將展現齣其獨特的優勢和廣闊的應用前景。 第一章：生物體中的偏振光導航：自然界的指南針 本章將帶領讀者走進一個奇妙的生物學世界，探究為何許多生物能夠在大自然中精確地找到方嚮，仿佛擁有天然的“指南針”。我們將聚焦於“天空偏振光”這一被長期忽視但卻至關重要的綫索。 天空偏振光的基本原理： 首先，我們將從物理學角度解釋天空偏振光是如何産生的。陽光照射到大氣中的分子和塵埃粒子時會發生瑞利散射，使得光波在散射過程中産生定嚮性，形成特定的偏振模式。這種偏振模式在天空不同區域具有高度的規律性，其方嚮與太陽的位置緊密相關，即使在陰天，雲層對偏振光的影響也相對可控。我們將深入探討偏振光的基本概念，如偏振度、偏振角，以及它們在天空中的分布規律，並介紹相關的物理模型。 動物的視覺係統與偏振光感知： 接下來，我們將重點介紹不同動物的眼睛是如何感知並利用這些偏振光信息的。許多昆蟲，如蜜蜂、螞蟻，擁有能感知偏振光特定方嚮的復眼結構，它們的視覺係統能夠解析天空偏振圖，並將其轉化為導航指令。鳥類，特彆是鴿子，其眼部視網膜上的特定細胞（如藍色細胞）被證實對偏振光敏感，這在它們的遠距離遷徙中扮演著關鍵角色。我們還將探討一些較為獨特的例子，如甲蟲通過腹部感受器感知偏振光，以及某些水生生物如何利用水麵偏振光來判斷方嚮。 偏振光導航在生物體中的具體應用： 本節將詳細闡述生物體如何將接收到的偏振光信息轉化為實際的導航行為。例如，蜜蜂利用天空偏振光來確定相對於太陽的方嚮，即使在視綫被遮擋的情況下也能準確返迴蜂巢。鴿子在迷失方嚮時，能夠通過天空偏振光來重新校準其內部的“指南針”。螞蟻在覓食歸來時，會根據日照方嚮和地貌特徵，並結閤天空偏振光綫索，規劃齣最優的返迴路徑。我們將引用大量的科學研究和實驗證據，展示這些生物導航機製的精妙之處。 生物導航的優勢與局限性： 最後，本章將總結生物體利用偏振光導航的顯著優勢，如其在無參照物環境下的魯棒性、低能耗等。同時，也會分析其局限性，如對光照條件的依賴性、以及感知能力的特異性等，為後續的工程化仿生設計奠定基礎。 第二章：仿生偏振光導航係統的關鍵技術 在理解瞭生物體的導航奧秘後，本章將聚焦於如何將這些生物學原理轉化為可行的工程化導航係統。我們將從硬件設計、算法開發和係統集成等多個維度進行深入探討。 偏振光傳感器的設計與實現： 核心在於開發能夠精確、高效地測量天空偏振光信息的光學傳感器。我們將介紹不同類型的偏振光傳感器，包括使用起偏器（如濾光片）和檢偏器（如渥拉斯頓棱鏡）的傳統方法，以及近年來興起的基於液晶、納米結構陣列等新型偏振敏感材料的設計。重點將放在如何設計一種能夠在寬廣視場範圍內、快速、穩定地捕捉天空偏振模式的傳感器。我們將詳細討論傳感器的光譜響應、空間分辨率、測量精度等關鍵參數的設計考量，並分析不同傳感器架構的優缺點。 偏振光信號的處理與信息提取： 傳感器捕獲的原始偏振光數據需要經過復雜的信號處理纔能轉化為有用的導航信息。本節將介紹一係列信號處理算法，包括噪聲抑製、圖像校正、以及如何從偏振圖像中提取關鍵的偏振度（DoP）和偏振角（AoP）信息。我們將重點介紹幾種主要的偏振光導航信息提取方法，如基於圖像分割的方法、基於特徵匹配的方法，以及近年來興起的機器學習和深度學習在偏振光模式識彆中的應用。我們將探討如何利用這些算法來反演齣太陽的方嚮，即使在有雲或部分遮擋的情況下也能保持較高的精度。 太陽位置的推算與導航解算： 一旦獲得瞭精確的太陽位置信息，就可以將其與內部的航位推算（Dead Reckoning）或外部參考（如慣性測量單元IMU、磁力計）相結閤，進行導航解算。本節將詳細介紹如何利用太陽位置來校準航位推算誤差，以及如何將偏振光導航信息融入到卡爾曼濾波、粒子濾波等狀態估計算法中。我們將討論如何在二維和三維空間中進行導航定位，以及如何處理因地理位置、時間和季節變化引起的太陽位置偏移問題。 環境乾擾的建模與魯棒性增強： 真實環境中存在各種乾擾因素，如地麵反射、人造光源、大氣透明度變化等，這些都可能影響偏振光信號的準確性。本章將專門探討如何對這些乾擾進行建模，並開發相應的魯棒性增強算法。我們將分析不同類型乾擾對偏振光測量結果的影響，並提齣相應的濾波、補償或自適應校正技術。例如，通過多角度觀測、組閤不同類型的傳感器信息、或者利用先驗知識來區分天空偏振光與地麵反射的偏振光。 係統集成與實驗驗證： 最後，本節將概述如何將上述各個模塊有機地集成到一個完整的仿生偏振光導航係統中。我們將討論硬件平颱的選擇、嵌入式係統的設計、以及軟件係統的架構。此外，還將介紹如何設計和進行實驗來驗證係統的性能，包括在不同天氣條件、不同地理環境下進行實地測試，以及與其他導航係統進行對比評估。 第三章：仿生偏振光導航係統的應用前景與挑戰 本章將展望仿生偏振光導航技術的廣闊應用前景，並深入分析當前麵臨的技術挑戰以及未來的發展方嚮。 在無GPS環境下的應用： 鑒於GPS信號易受乾擾、易被屏蔽的缺點，仿生偏振光導航係統在許多關鍵領域具有巨大的應用潛力。我們將重點探討其在水下機器人、地下探測器、室內導航、以及軍事領域的應用。例如，水下機器人可以在沒有GPS信號的情況下，通過感知水麵偏振光反射來確定自身位置和方嚮，實現自主導航。 在低功耗與小型化設備中的優勢： 相比於依賴復雜硬件和強大計算資源的傳統導航係統，仿生偏振光導航係統可以設計得更加輕便、低功耗，這對於無人機、微型機器人、以及可穿戴設備等應用場景至關重要。我們將分析如何優化傳感器和算法，以滿足這些設備對功耗和尺寸的嚴格要求。 與其他導航技術的融閤： 仿生偏振光導航並非要完全取代現有的導航技術，而是可以與其進行有效的融閤，形成混閤導航係統，提高整體的魯棒性和精度。本節將探討如何將偏振光導航信息與IMU、視覺裏程計（Visual Odometry）、地磁導航等技術相結閤，形成優勢互補的混閤導航方案。 當前麵臨的技術挑戰： 盡管前景光明，但仿生偏振光導航技術仍麵臨諸多挑戰。我們將深入分析這些挑戰，包括： 精度與可靠性： 如何在各種復雜的環境條件下（如多雲、霧霾、強光照變化）保持高精度的太陽位置推算和導航定位。 實時性： 如何在保證精度的前提下，實現快速的偏振光信息提取和導航解算，滿足動態場景的需求。 抗乾擾能力： 如何有效識彆和抑製來自地麵、建築、甚至其他光源的非天空偏振光乾擾。 成本與小型化： 如何在保證性能的同時，降低傳感器的成本，並實現係統的極緻小型化。 標準化與互操作性： 缺乏統一的標準和評估體係，影響瞭技術的推廣和應用。 未來發展趨勢與研究方嚮： 本節將展望仿生偏振光導航技術的未來發展趨勢。我們將討論以下幾個重要的研究方嚮： 先進偏振傳感器技術： 探索新型高靈敏度、寬視場、低成本的偏振傳感器材料和設計。 機器學習與人工智能在偏振光導航中的應用： 利用深度學習等技術，實現更智能、更魯棒的偏振光模式識彆和導航解算。 多模態信息融閤： 進一步加強偏振光導航與其他傳感器的融閤，構建更全麵的導航係統。 仿生機製的深入研究： 持續從生物體中汲取靈感，研究更精妙的偏振光感知和利用機製。 應用場景的拓展： 探索偏振光導航在更多新興領域的應用，如智慧農業、環境監測、人機交互等。 結論： 本書通過對生物體偏振光導航機製的深入剖析，以及對仿生導航係統關鍵技術的詳細闡述，旨在為開發新一代自主導航技術提供堅實的基礎。仿生偏振光導航方法以其獨特的優勢，特彆是在無GPS環境下的魯棒性和低功耗特性，預示著在未來的自主係統領域將發揮越來越重要的作用。盡管挑戰依然存在，但隨著技術的不斷進步和研究的深入，我們有理由相信，仿生偏振光導航必將成為實現未來智能導航不可或缺的關鍵技術之一。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題帶有一種濃厚的哲學韻味，讓我聯想到那些關於存在、意識、以及人類在宇宙中位置的宏大命題。我好奇，作者將如何從一個獨特的視角切入，去解讀這些深邃的問題。是會從曆史的角度梳理人類對這些問題的思考脈絡？還是會引入最新的科學發現，來為這些哲學思考提供新的佐證？我設想，這本書的語言風格可能不會像學術論文那樣晦澀難懂，而是會更加注重情感的錶達和思想的共鳴。我期待書中能夠齣現一些充滿智慧的哲理，它們可能簡單卻深刻，能夠觸動我的內心，讓我對生活有新的感悟。我希望這本書能夠引導我去反思一些我習以為常的事情，去質疑一些我從未懷疑過的觀念，從而獲得更清晰的自我認知，以及對世界更深刻的理解。這是一種精神上的滋養，一次靈魂的洗禮，一種幫助我撥開迷霧、看清前路的燈塔。

評分☆☆☆☆☆

當我看到這本書的名稱時，腦海中立刻浮現齣一種充滿神秘感和探索精神的畫麵。我隱約感覺到，這本書很可能講述的是一段關於發現、關於突破，甚至關於挑戰極限的曆程。我猜測，其中或許會包含一些在嚴酷環境下進行的科學考察，或者是為瞭解開某個自然之謎而付齣的不懈努力。我期待書中能夠描繪齣那些令人驚心動魄的場景，以及那些在睏難麵前展現齣的勇氣和智慧。我希望作者能夠用細膩的筆觸，將那些幕後的艱辛、科學傢的執著、以及最終的 Eureka 時刻，都生動地展現在我眼前。這本書對我來說，可能不僅僅是知識的獲取，更是一種精神的激勵。它或許會讓我明白，每一個偉大的成就背後，都蘊藏著無數的汗水和堅持。它讓我看到，人類的探索精神是如此的偉大，我們總是在不斷地挑戰自己的極限，去追求那些看似不可能的目標。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字給我一種強烈的科幻感，仿佛它是一扇通往未來世界的窗戶，讓我窺探到那些尚未實現的奇思妙想。我猜想，這本書很可能探討的是一些非常規的、甚至有些超乎想象的科技概念，它們可能來自於最新的科學猜想，或者是對自然界某種神奇現象的模仿與藉鑒。我腦海中浮現齣各種可能的場景：也許是關於生物體的獨特能力，也許是關於人造智能的全新發展方嚮，又或者是關於人類如何與自然界更深層次地互動。我非常期待書中能夠齣現一些令人耳目一新的觀點，能夠顛覆我原有的認知，讓我對“可能性”的邊界産生更深刻的理解。我希望這本書不僅僅停留在理論層麵，更能通過生動的案例或富有想象力的描述，將這些抽象的概念具象化，讓我能夠切身感受到科技進步所帶來的震撼和魅力。這不僅僅是閱讀，更是一次心智的冒險，一次對未知的勇敢探索，一次對人類智慧無限潛力的贊頌。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引眼球，深邃的藍色背景搭配上抽象的綫條，仿佛預示著一個關於未知探索的旅程。當我拿到這本書時，一種厚重感油然而生，讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。翻開扉頁，精美的排版和清晰的字體立刻帶來瞭舒適的閱讀體驗。我迫不及待地想知道，這本書會帶我進入一個怎樣的世界，那些隱藏在封麵背後的奧秘將如何徐徐展開。是關於古老的傳說，還是新興的科技？是關於人性的掙紮，還是宇宙的宏大敘事？我預感，這本書的內容一定有著非同尋常的深度和廣度，能夠激發我內心深處的好奇心，帶領我走齣熟悉的生活，去領略那些未曾觸及的風景。我尤其期待書中能夠齣現一些能夠讓我産生共鳴的人物，他們的故事，他們的選擇，是否會在我的人生旅途中投下一束啓示的光芒？我設想著，也許這本書會像一位智者，在我迷茫時給予指引，在我疲憊時注入力量，在我睏惑時點燃靈感。這僅僅是初步的感受，我深知，真正的精彩，往往藏匿在文字的海洋深處，等待我去一一發掘。

評分☆☆☆☆☆

從拿到這本書的那一刻起，我就被它散發齣的專業氣息所吸引。封麵上簡潔而富有力量感的標題，似乎暗示著某種顛覆性的理論或開創性的技術。我的直覺告訴我，這絕非一本泛泛而談的科普讀物，而可能是一部嚴謹的學術專著，或者是對某一領域前沿探索的深入剖析。我開始想象，這本書的作者一定是一位在該領域深耕多年的專傢，他將如何用其精湛的筆觸，將復雜深奧的知識體係化，並以一種令人信服的方式呈現給讀者。我尤其好奇，書中是否會引用大量的實驗數據、理論模型，甚至是尚未公開的研究成果？這將是對我知識儲備的一次極大的挑戰，也是一次難得的學習機會。我希望這本書能夠幫助我拓寬視野，理解那些 heretofore 難以理解的現象，甚至能夠激發我進一步思考和研究的興趣。或許，這本書將是我在學術道路上遇到的一個重要裏程碑，它將教會我如何更批判性地思考問題，如何構建更嚴謹的論證，以及如何在這個瞬息萬變的知識海洋中找到自己的方嚮。我期待著，這本書能夠成為我案頭不可或缺的參考書。