仿生偏振光导航方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高隽，范之国 著

图书标签:

• 仿生学
• 偏振光
• 导航
• 生物导航
• 光学
• 传感器
• 机器人
• 动物行为
• 信息处理
• 控制工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030420978

版次：31

商品编码：12369949

包装：平装

开本：32开

出版时间：2018-06-01

页数：188

正文语种：中文

内容简介

基于自然偏振特性的仿生偏振光导航是利用地球自然属性之一的大气偏振模式，获取罗盘信息的一种新型自主仿生导航方法，涉及生物学、信息科学、光学、大气科学等多门学科，是多学科的交叉与融合。本书从自然界的偏振现象出发，介绍了生物的偏振视觉、沙蚁的导航行为学及其偏振光感知机理，在此基础上详述了仿生偏振光导航传感器设计、航向译码模型的建立和大气偏振模式的特性和表征方法，最后介绍了基于大气偏振模式的罗盘信息获取方法和仿生偏振光导航平台。

《仿生偏振光导航方法》图书简介 一、 探索未知的边界：仿生学与导航的交汇点 自古以来，人类仰望星空，追逐地平线，始终渴望突破自然的限制，探索未知的世界。从早期对日月星辰的观察，到后来精密的罗盘和GPS系统，导航技术的每一次飞跃都极大地扩展了人类的活动范围和认知边界。然而，在地球上，存在着无数生物，它们以我们难以企及的精准度，在没有外部光源指示、没有复杂电子设备的情况下，自由地穿梭于陆地、海洋甚至空中。这些生物的导航能力，蕴藏着解决现代导航难题的宝贵启示。 《仿生偏振光导航方法》一书，正是将目光投向了这些微小的、却拥有非凡导航智慧的生命体。本书并非对现有导航技术进行简单的罗列或评述，而是深入探究那些在生物界普遍存在的、基于偏振光信息的导航机制。我们将超越传统的导航范式，聚焦于那些能够“看见”天空偏振光模式并以此为导向的生物，例如，在晴朗无云的天空中，即使太阳被遮挡，许多昆虫、鸟类乃至小型哺乳动物，依然能够精确地辨别方向，这背后隐藏着一套精妙绝伦的偏振光导航系统。 本书的目标，是揭示这些仿生导航方法的“为什么”和“如何”。我们将从生物学、生理学、光学以及信息科学等多个学科交叉的视角，深入剖析生物体如何感知、处理并利用偏振光信息来构建其内部的方向感。这不仅是对自然界奇妙之处的探索，更是为人类的科技创新提供全新的灵感源泉。 二、 天空的隐形地图：偏振光导航的生物学基础 天空并非一片均匀的蓝色。太阳光在大气中散射时，会产生具有特定方向分布的偏振光。这种偏振光的模式，在晴朗的天空中形成了一个“隐形的地图”，它与太阳的位置紧密相关，并且具有高度的稳定性。例如，在黎明和黄昏时分，即使太阳在地平线之下，偏振光的模式依然能够指示其大致方向。 《仿生偏振光导航方法》一书将详细介绍多种生物是如何感知并利用这一天空隐形地图的。我们将重点关注以下几个方面： 视觉受体： 书中会深入探讨生物体内能够感知偏振光的特殊感光细胞，例如昆虫复眼中的某些组成单元，以及鸟类视网膜中的特定细胞。我们将分析这些细胞的光学特性、对偏振光方向和强度的敏感性，以及它们如何将偏振信息转化为神经信号。 神经处理通路： 感知到的偏振光信息并非孤立存在，而是会经过生物体内部复杂的神经系统进行处理。本书将解析偏振光信息在神经系统中的编码、整合与传递过程。我们会讨论，生物体是如何从不同方向的偏振光信号中提取出方向信息，并将其与记忆、情绪等其他感官信息进行关联，最终形成可供导航决策的有效信号。 行为学证据： 除了生理学上的探究，本书还会引用大量行为学实验数据，证明生物体确实在进行偏振光导航。我们将分析诸如蜜蜂觅食、蚂蚁归巢、候鸟迁徙等经典案例，通过对这些生物在不同环境下的行为进行观测和实验，来验证其偏振光导航能力。例如，在剥夺了其他导航线索（如地标、磁场）的情况下，生物体是否仍然能够准确地找到方向，这将是重要的论据。 多样化的导航策略： 并非所有生物都采用完全相同的偏振光导航策略。本书将呈现不同物种的多样化方法，例如，有些生物可能主要依赖于天空的偏振光模式，而另一些则可能将其与其他导航线索（如地标、气味、太阳位置）结合使用，形成更加鲁棒和灵活的导航系统。我们将探讨这些策略的演化优势以及适应性。 三、 破译仿生密码：从生物体到技术应用 《仿生偏振光导航方法》的核心价值，在于它将对生物体内隐藏的偏振光导航机制的理解，转化为可供人类借鉴和应用的先进技术。本书致力于揭示从仿生学的“破译”到技术“创造”的完整过程。 仿生传感器设计： 借鉴生物体感光细胞的结构和功能，本书将探讨设计新型偏振光传感器的可能性。这包括但不限于模仿生物感光细胞的阵列结构、光学设计以及材料选择，以实现高灵敏度、宽视角和低功耗的偏振光探测。我们将分析如何模拟生物体对不同偏振方向的响应，从而构建能够全面感知天空偏振光模式的传感器。 信息融合与算法开发： 偏振光信息并非唯一的导航线索，在实际应用中，需要将其与其他导航方式（如GPS、惯性导航、视觉地标识别）进行有效融合。本书将探讨如何开发智能算法，以处理和融合来自偏振光传感器和其他导航系统的数据，从而实现更精准、更可靠的定位和导航。这可能涉及到机器学习、模式识别等先进的计算技术。 抗干扰与鲁棒性增强： 传统导航系统在某些环境下容易受到干扰，例如GPS信号在室内或密集城市区域可能失效。偏振光导航因其基于天空的基本光学特性，理论上具有更强的抗干扰能力。本书将深入研究如何利用偏振光信息来增强导航系统的鲁棒性，使其在复杂多变的环境中依然能够稳定工作。 潜在应用领域展望： 仿生偏振光导航技术具有广泛的应用前景。本书将对以下领域进行展望： 自主导航系统： 无人机、无人驾驶汽车以及水下机器人等自主导航系统，可以利用偏振光信息作为辅助或主要导航手段，提升其在GPS信号不可用或受干扰环境下的自主导航能力。 微型导航设备： 仿生偏振光传感器的小型化和低功耗特性，使其非常适合集成到微型设备中，例如智能手机、可穿戴设备，为个人导航提供新的解决方案。 环境监测与科学研究： 偏振光传感器可以用于监测大气状态、海洋环境等，而基于偏振光导航的机器人，可以被部署到难以到达的区域进行科学考察。 安防与救援： 在灾难救援或搜救行动中，能够利用天空偏振光进行导航的设备，能够帮助搜救人员在复杂地形中更有效地行动。 四、 挑战与未来：迈向更广阔的导航视野 《仿生偏振光导航方法》一书的撰写，并非仅仅是对现有知识的整理，更是对未来导航技术发展方向的探索与思考。我们深知，将仿生学理论转化为实际应用，仍面临着诸多挑战。 传感器制造的精度与成本： 制造出能够精确模仿生物体感光特性的偏振光传感器，需要克服材料科学、纳米技术等多方面的挑战，如何实现规模化生产并降低成本，是技术推广的关键。 算法的智能化与泛化能力： 如何开发出足够智能且能够适应不同环境和条件的导航算法，是提升系统性能的关键。机器学习和人工智能技术将是实现这一目标的重要途径。 生物信息学的深度挖掘： 尽管我们已经取得了一定的进展，但生物体内偏振光导航的许多细节仍有待深入研究。未来的研究需要更精密的生物学实验手段和计算模型，以更全面地理解生物的导航机制。 多模态导航的协同优化： 如何将偏振光导航与其他导航技术进行最优化的融合，以构建出高性能、高可靠性的混合导航系统，是未来研究的重要方向。 本书的目的，是为研究人员、工程师、学生以及对仿生学和导航技术感兴趣的读者，提供一个系统、深入的视角，了解偏振光导航的魅力，并激发他们在这片充满潜力的领域进行更深入的研究和创新。我们相信，通过对自然界智慧的借鉴，人类的导航能力将迎来一次新的飞跃，我们将能够更加自信地探索这个广阔而未知的世界。 《仿生偏振光导航方法》是一扇门，它开启了通往一个全新的导航视野的大门，在那里，自然界的精妙设计与人类的科技创造将完美融合，共同描绘出未来导航的壮丽蓝图。

评分☆☆☆☆☆

《仿生偏振光导航方法》这个书名让我立刻产生了极大的兴趣，因为我一直对生物界那些令人惊叹的导航能力充满好奇。尤其是“偏振光”这个概念，本身就带有一些科学的严谨和神秘感，而将其与“仿生”结合，则让我联想到自然界中那些隐藏的智慧。我很好奇，有哪些生物能够在广阔的空间中，仅仅依靠偏振光就能找到方向？它们是怎样感知和处理这些信息的？书中是否会深入探讨这些生物的生理结构、视觉系统，甚至是神经信号的传递过程？我特别期待这本书能够为我们揭示生物界是如何巧妙地利用这种看不见的“导航线索”来完成远距离迁徙或是在复杂环境中寻找路径的。同时，我也对这本书是否会阐述如何将这些仿生原理转化为实际应用技术感到十分好奇。比如，能否开发出基于偏振光感知的导航设备，应用于无人机、机器人，甚至是我们日常使用的智能手机？这本书的出现，为我提供了一个绝佳的机会，去了解生物智慧的奥秘，并探索其在科技创新方面的无限潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《仿生偏振光导航方法》立刻抓住了我的眼球，仿佛是一扇通往未知科学领域的神秘之门。我个人对那些能够模仿生物体巧妙设计和功能性的科学技术非常感兴趣，“仿生”一词就足以让我产生强烈的共鸣。而“偏振光导航”这个组合，则让我联想到那些在广阔自然界中，能够凭借肉眼不可见的光线信号来精准定位和前进的生物，这本身就充满了奇幻色彩。我迫切地想知道，这本书究竟是如何描绘这些生物的导航机制的？它们是如何感知和利用偏振光的信息？是借助特殊的眼部结构，还是依赖其他感官器官？更重要的是，这本书是否会深入探讨这些仿生原理如何被我们人类所借鉴和应用？是否会有关于新型导航技术、传感器开发，甚至是在机器人、无人驾驶等领域的实际应用案例的介绍？我希望这本书能够以一种引人入胜的方式，将复杂的科学原理变得清晰易懂，让我们这些非专业读者也能领略到生物智慧的伟大以及科技创新的无限可能，这本书的出现，无疑为我提供了一个深入了解这一前沿领域的绝佳机会。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《仿生偏振光导航方法》这本书时，我的脑海中立刻涌现出无数的疑问和期待。首先，“仿生”这个词就意味着它将以自然界的生物为灵感，而“偏振光导航”则点明了其核心研究方向。我猜想，这本书很可能会深入探讨一些生物，比如某些昆虫（如蜜蜂、蚂蚁）或海洋生物（如章鱼、鱿鱼），是如何利用地球磁场之外的另一种导航线索——偏振光的。例如，它们是否会通过感知天空中的偏振光模式来确定方向？是否会利用偏振光来辅助定位，尤其是在能见度低的环境下？我特别好奇书中是否会包含生物学实验的细节，比如对这些生物进行行为学观察，或者分析其视觉系统和神经通路。另外，我也很想知道，这本书是否会进一步探讨将这些仿生原理应用于人类科技的潜力，比如开发出更精准、更高效的导航系统，甚至可能在未来为太空探索或深海探测提供新的解决方案。这本书的标题就显得非常专业且有深度，我很期待它能够提供一些前沿的研究成果和独特的见解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引我了，那种深邃的蓝色背景，加上细腻的仿生触角和若隐若现的光线，瞬间就勾起了我的好奇心。我尤其对“仿生”这个词感到着迷，它总能让人联想到大自然鬼斧神工的创造力，以及人类从中汲取的智慧。这本书的标题——“仿生偏振光导航方法”，听起来就充满了科学的严谨和探索的未知。偏振光这个概念本身就带有一些神秘感，而将其与生物导航联系起来，更是让人充满了遐想。我脑海中立刻浮现出那些在茫茫大海中如同罗盘般精准航行的生物，它们是如何感知和利用这看不见的光线的？是体内的某种传感器，还是特殊的视觉器官？这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往生物界奥秘的大门，让我迫不及待地想要深入了解这些生物是如何在复杂环境中找到方向，又有哪些值得我们人类借鉴和学习的原理。我非常期待这本书能够用通俗易懂的方式，揭示这些生物导航的精妙之处，让我不仅仅停留在表面，而是能够真正理解其背后的科学逻辑和技术应用。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一直对那些能够模拟自然界能力的科技发展趋势非常关注，而“仿生”恰恰是这一趋势中的重中之重。这次看到《仿生偏振光导航方法》这个书名，我第一个反应就是，这又是一部能够连接生物学与工程学、物理学的美妙作品。偏振光，这个在光学领域并不陌生的概念，常常与液晶显示、摄影滤镜等联系在一起，但将其与生物导航结合，却是我从未深入思考过的角度。我很好奇，哪些生物能够利用偏振光来辨别方向？是昆虫的复眼，还是某些海洋生物的眼睛？它们是如何接收和解读这些偏振光信息的？这本书是否会从生物学的角度出发，详细介绍这些生物的生理结构和神经机制？又或者，它会更侧重于工程学和技术层面，探讨如何借鉴这些生物的原理，研发出新型的导航设备？我期待它能提供一些具体的案例分析，让我们看到这些理论如何转化为实际的应用，比如在无人机、自动驾驶汽车，甚至是在极端环境下的人类探索中。这本书的标题就预示着一种高度的跨学科融合，这正是现代科技发展最令人兴奋的方向之一。