大連理工大學技術新發明獲國家獎
昆蟲複眼具有導航和定位能力的奧秘在哪裡？其精巧的組織、器官和結構經過35億年的進化形成的生物功能和物理機能是什麼？大連理工大學微系統研究中心褚金奎團隊在我國率先於2004年開展了仿昆蟲複眼偏振敏感結構、不依賴衛星導航的微納傳感器研究，在全球定位技術的研究中取得創新性成果，研究成果「偏振遙感物理機理、關鍵方法與技術應用」，獲2015年國家技術發明獎二等獎（作為主要完成人之一），2015年6月19日在《Nature》出版社系列期刊《Scientific Reports》上發表。
偏振光是光的第四維信息，在光的傳播過程中,具有特定的振動方向，該振動方向被識別就可以作為導向信息被利用,光在大氣的傳播過程中形成了少量的偏振光，且偏振光波的分布還具有空間分布的穩定性和時間分布的可重複性，因此生物通過億萬年進化選擇利用偏振光進行定位和導航。近年來，各國科學家開始對昆蟲複眼的神奇功能進行探索，發現昆蟲複眼神經感杆對偏振光敏感，於是開始研發模仿昆蟲複眼的偏振敏感機理的導航技術。
之所以展開基於仿生機理的導航和定位技術的研製，是為汲取生物飛行中自主導航、抗幹擾、適應性強的特點。目前大多數國家行動裝置是由衛星系統(GPS、GLONASS、北鬥)導航，戰時很容易受到破壞和幹擾，為爭奪在軍事上信息不對稱優勢和增強精確打擊能力，各發達國家正在大力發展多種新型自主導航系統。
褚金奎團隊對天空偏振光分布規律和多通道式仿生偏振導航傳感器進行了開創性研究，採用納米級加工手段製作了測角精度高於0.1°、質量小於2kg的高精度仿生偏振光導航原理樣機，經機器人導航檢測，實現了移動機器人精確軌跡規劃實驗，證明微納傳感器可以充分利用於行動裝置導航，搭建全新的導航系統。該項研究不僅為揭開自然界生物不可思議的全球定位能力提供了一種嶄新的研究思路，也可為機器人及無人機等技術領域提供一種強有力的自主導航定位手段。
褚金奎介紹，這是一個匯集生物、物理、微電子、機械等領域的前沿學科大交叉，創新之處在於：建立了多天氣、多時間位置節點的大氣偏振光分布模式資料庫和理論模型，並根據昆蟲複眼形態學研究現狀，探究對偏振光敏感的微納結構和機制；通過微納加工技術手段，研製了具有多方向、大面積的納米光柵結構，製作出具有微納結構的仿生偏振光敏感器件；並對仿生微納偏振光敏感器件進行實驗測試與技術標定，實現了微納敏感傳感器定位導航應用、姿態控制應用，驗證了動態控制下的高精準性和有效性。
來源 | 大工新聞網
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