目前，慣性與衛(wèi)星組合導航作為無人作戰(zhàn)平臺的主要導航手段，在衛(wèi)星信號受到嚴重干擾或拒止時，導航系統(tǒng)誤差將隨時間增長而快速積累，甚至會導致系統(tǒng)面臨“失效”的風險，因此，高精度自主導航就成為了無人作戰(zhàn)平臺亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。仿生導航已成為導航技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點，有望為復雜環(huán)境下無人作戰(zhàn)平臺的高精度、長航時自主導航提供了一種全新的技術(shù)方案。
　　本書以地面和空中無人作戰(zhàn)平臺為應用背景，借鑒哺乳動物大腦海馬區(qū)的建圖與識別機理及昆蟲復眼敏感偏振光定向機理，重點研究了基于網(wǎng)格細胞特性的導航拓撲圖構(gòu)建方法、基于多尺度的拓撲節(jié)點識別與匹配定位方法、多目偏振視覺／慣性組合定向方法以及基于拓撲圖的節(jié)點遞推導航算法等內(nèi)容，并通過車載實驗和遙感地圖飛行實驗對所提出的技術(shù)方案和仿生導航方法的可行性進行驗證。主要研究工作與成果總結(jié)如下：
　�。�1）在深入分析哺乳動物大腦海馬區(qū)網(wǎng)格細胞激活特性與空間表達結(jié)構(gòu)的基礎上，分別面向地面與空中無人作戰(zhàn)平臺，提出了一種基于網(wǎng)格細胞特性的導航拓撲圖構(gòu)建方法；根據(jù)平臺的運動狀態(tài)和導航系統(tǒng)精度，給出確定拓撲節(jié)點位置和空間尺度的邊界約束條件。與現(xiàn)有的導航拓撲圖相比，所構(gòu)建的拓撲圖具有多尺度的雙層復合結(jié)構(gòu)，能夠更有效地表達和度量運動空間。
　　（2）提出了一種基于多尺度的拓撲節(jié)點識別算法。針對歐幾里得空間內(nèi)節(jié)點場景特征可區(qū)分性較弱的問題，研究了基于LMNN的特征識別空間重構(gòu)算法，增強了節(jié)點特征分布的可區(qū)分性，更有利于識別；結(jié)合地面與空中無人作戰(zhàn)平臺的導航拓撲圖，分別提出了基于自適應多尺度和基于多尺度序列圖像匹配的拓撲節(jié)點識別算法，與現(xiàn)有識別算法相比，可顯著提高節(jié)點識別的正確率：給出了一種改進的節(jié)點特征匹配定位算法，將PnP問題求唯一解所需的最少匹配點數(shù)減至2個，降低了算法復雜度，增強了實用性。
　�。�3）研究了多目偏振視覺航向傳感器的標定與定向算法。提出了一種基于L-M的多目偏振視覺航向傳感器標定方法，可有效提高傳感器的測量精度：提出了一種基于偏振度梯度（GDOP）的偏振圖像噪聲抑制方法，能夠有效地抑制天空遮擋障礙對定向精度的影響；提出了一種基于全局最小二乘的多目偏振視覺／慣性組合定向算法，并給出了偏振光定向模糊度的求解方法，設計車載實驗驗證了該算法的有效性。
　�。�4）提出了一種基于拓撲圖的節(jié)點遞推導航算法。該算法以導航拓撲圖為基礎，根據(jù)系統(tǒng)的器件精度，自動地建立合適的拓撲節(jié)點，通過拓撲節(jié)點識別與匹配定位所獲取的位置觀測，以及多目偏振視覺航向傳感器所提供的航向觀測為約束條件，將慣性信息與偏振光航向信息進行融合，可有效補償導航系統(tǒng)的累積誤差。車載實驗與遙感地圖飛行實驗驗證結(jié)果表明：該算法能夠顯著提高導航系統(tǒng)的定位定向精度，即便在運行過程中位置觀測信息有較大“跳變”的情況下，系統(tǒng)的定位定向誤差依然收斂在一定范圍內(nèi)，證明了該方法的有效性和可用性。