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편광영상항법 알고리즘을 적용하는 실시간 방향결정 시스템

전문가 제언: ○ 광파는 전자기파임으로 전기장, 자기장 벡터의 진동면이 일정한 방향을 유지하면서 진행되면 편광 되었다고(polarized) 말한다. 이는 결맞는(coherent)파동의 경우에 한한다. 그러나 자연계에서 대부분의 광파는 단색광이 아니라 복색광이며 결맞지 않은(incoherent)파동이기 때문에 완전한 편광현상은 사실상 존재하지 않는다. 부분적인 편광(partial polarized)이 존재할 따름이다.

○ 부분편광 특성은 전기장 벡터의 진폭과 위상정보로 기술하는 Jones 벡터보다는 파동의 세기 정보로 부터 편광특성을 규정하는 Stokes 벡터로 더 잘 기술된다. 파동의 세기 정보로부터 Stokes 파라미터(I,Q,U,V)가 구해지며, 장치들이 측정한 파동의 세기는 Mueller 변환으로 Stokes벡터가 결정된다. Stokes 벡터가 결정되면 이로부터 편광각과 편광도도 바로 계산할 수 있다.

○ 최근에 곤충들의 편광감지 정보를 기반으로 한 항법센서들의 표본시스템이 연구되어 개발되고 있다. 본 연구는 실시간 이미징 방향결정 시스템으로 편광영상항법 알고리즘을 입증한 중국과학자들의 실험 결과를 제시한다. 영상입력은 세 개의 8mm 렌즈의 카메라로 수행되며 CMOS 보상불일치분석으로 교정된다. 시스템은 알고리즘에 따라 교정되고 방향 각도를 분해하여 편광된 하늘이미지를 얻는다. 방향결정 알고리즘은 1 Hz 속도로 0.313° 에러 범위에서 어떠한 데이터 필터를 사용하지 않고도 0.148° 표준편차로 수행되는 결과를 제시하였다.

○ 곤충들의 편광감지 기법을 이용하는 항법시스템 연구가 최근에 주로 중국과 북 유럽국가의 학자들에 의해 활발하게 수행되고 있다. 최근 발표된 ‘imaging polarization navigation’에 대한 NDSL 검색결과도 상당수(10/24)가 중국과학자들에 의해 수행되었다. 국내연구자들에게는 아직은 생소한 과제로 인식되고 있다. 앞으로 무인자동차, 무인비행기, 드론택배의 실용화가 빠르게 진행될 것으로 예상된다. 국내에서도 편광항법 시스템연구가 활성화되기를 기대하며 이 연구를 추천한다.

저자: Hao Lu , Kaichun Zhao , Xiaochu Wang , Zheng You , and Kaoli Huang
자료유형: 니즈학술정보