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虾类相机可能允许水下航行

科学家们开发了一种仿生动物相机,模仿了螳螂虾的眼睛,这一进展可能为人类和机器人开辟更好的水下导航新途径。

这项发现发表在《科学进展》杂志上,首次证明了利用水下光的偏振特性进行被动水下全球定位(GPS)。

美国伊利诺伊大学研究人员开发的技术可以为海底航行和了解海洋动物的迁徙行为开辟新的可能性。

该相机是名为Mantis Cam的偏振成像仪的变体,其名称源自激发虾的虾,它利用了光在穿过水表面并从颗粒和水分子反射时的折射或弯曲方式。

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伊利诺伊大学教授维克多·格鲁耶夫(Viktor Gruev)表示:“在与海洋生物学家的合作中,我们从世界各地收集了水下极化数据,并注意到水的极化模式在不断变化。

格鲁夫说:“这与生物学家对水下极化信息的看法形成鲜明对比。”

他说:“他们认为这些图案是相机故障的结果,但是我们对我们的技术非常有把握,所以我知道这种现象值得进一步研究。”

格鲁耶夫(Gruev)和研究生塞缪尔·鲍威尔(Samuel Powell)确定,水下极化模式是太阳相对于收集录音的位置的位置的结果。

他们发现,他们可以使用水下极化模式来估计太阳的前进方向和仰角,从而使他们能够通过了解拍摄的日期和时间来找出GPS坐标。

Gruev说:“我们通过将生物启发式相机与电子罗盘和倾斜传感器配对,以测量全球各地不同地点,深度,风况和一天中的时间的水下极化数据,从而测试了我们的水下GPS方法。”

他说:“我们发现我们可以在61 km的精度内定位在地球上的位置。”

这项技术可以为人和机器人提供新的方式,使他们可以利用来自偏振光的视觉线索更好地在水下导航。

鲍威尔说:“我们可以使用水下GPS方法来帮助寻找失踪的飞机,甚至创建海底的详细地图。”

他说:“配备我们传感器的机器人群可以提供一种低成本的水下遥感手段-当然,它比目前的方法更具成本效益,”他说。
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