国外研究状况偏振现象一直是科学家研究的对象。偏振现象早在 19 世纪初期，就被科学家 Malus 发现 了，除此之外，他也是第一个用“Polarization”来描述光偏特性的科学家,随后，科学家 Arago 发现在天空中存在偏振现象，接下来许多科学家开始对偏振现象尤其是天空偏振理论进行研 究，在研究中使用科学的数学方法来对偏振光进行特性分析,1949 年科学家 Frisch K von 通过 观察蜜蜂，发现其能够利用偏振光进行导向，而这个对生物利用偏振光进行导航定位的发现， 是最早的关于仿生偏振光导航的报道,直到 19 世纪 70 年代，著名的 Rayleigh 散射理论的提 出，正式揭示了天空散射光的偏振现象[1]。1981 年 Michael L。 Brines 设计了点源式天空偏振 测量仪，可以得到天空偏振态分布模式的粗略数据,1999 年 Wehner 和 Horvath 经过多次试 验，第一次用大视野的视频是偏振测量仪，对日出时刻的偏振分布进行的测试[2]。这次试验 也是验证 Rayleigh 散射理论重要依据,随后 Thakoor 等人预测偏振技术运用在探测领域有极 大的应用前景[3]。科学家 Thomas Labhart 研究蟋蟀视神经叶中的偏振对立中间神经元时，发 现了六组典型的偏振对立神经元对偏振光 E 矢量方向的响应规律[4]，科学家 Ralf Mayet 等人 建立了一套模拟蚂蚁在运动过程中利用天空偏振模式图导向的行为的实验装置，通过模拟仿 真实验，得出设计的实验装置可以很好的引导机器人按照规定的轨迹运动[5]。T。Labhart 等人 对蟋蟀的复眼进行了研究，得到了复眼的背部边缘区域的精细结构和成长演变情况[6]，在蟋 蟀偏振视觉研究时，发现了敏感神经元整合了天空信息，由此得到两个不同的结论,通过小眼 对偏振视觉进行感知的视觉整合,或者通过每个偏振敏感神经元接收大量的光感受器的输出 进行的神经元整合。偏振敏感神经元就像一个空间低通滤波器,通过滤除天空偏振模式图的变 化保证了响应的质量和灵敏度[7]。81012

2 国内研究状况

国内偏振光导航应用领域研究与发展的比较晚，但是也有许多科研人员、高校学者、科 学家在这方面进行大量的摸索实验。上海精密机械研究所李代林等人通过光调制的办法设计 了 

偏振光导航仪，设计后的方法不需要旋转平台，在 2006 年申请了“高精度偏振光导航仪” 的专利[8]，大连理工大学褚金奎等人通过设计一种核心为 ARM 处理器的偏振导航传感器样 机[9]，获得一个全新的求解航向角度的方法，那就是提出了利用最小二乘法来支持航向角输 出减小误差的算法[10]。在仿生学上，褚金奎教授仔细研究了仿复眼偏振敏感测角光电模型。 提供了大量宝贵的实验资料。关桂霞等人运用相机全天空拍照的方式，对天空偏振模式进行 了研究并且分析出天空偏振模式图的分布规律[11]，发现并提出中性点等研究结果。推导了偏 振光辅助测姿原理，不仅如此，还对该原理进行了仿真验证。得出导航系统的能观度和精度 都会因原理得到很大的提升；在沙蚁复眼中的偏振敏感神经元仿生学研究中论文网，范之国，高隽 等人提出了仿沙蚁 POL-神经元的偏振信息检测方法，在研究对应的检测系统时，得出快速 处理大气偏振模式信息的方法，并且能准确检测大气偏振模式中罗盘信息[12]；在研究偏振正 交误差对偏振光导航定位系统精度的影响时，学者黄旭锋，步扬，王向朝建立了一套检偏器 阵列偏振正交误差对偏振光导航系统定位精度的影响模型。由此分析出该误差对导航定位精 度与大气偏振测量精度的影响，并进行了实验验证[13]；科学家晏磊，关桂霞等人在前人定向 导航模型的基础上，结合其他导航方法，提出用太阳方位角来修正航向角，建立了更加实用 的偏振导航模型[14]。哈尔滨工业大学卢鸿谦、合肥工业大学高隽教授、大连理工大学、中科 院安徽光学机电研究所等科研单位和个人，分别论证了偏振光导航作为一种辅助方法在组合 导航系统中的作用、四通道大气偏振信息检测传感器的信号处理与补偿方法、天空偏振光的 辐射光谱测量系统（Rayleigh 散射理论生物偏振度分布曲线）、三线阵 CCD 推扫式偏振成像 探测装置（特殊探测、信号处理与补偿方式）。