仿信鸽归巢行为的导航技术研究进展

段海滨，辛龙，邓亦敏

（1. 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院 ，北京 100083; 2. 鹏城实验室，广东 深圳 518000）

生物学家研究发现，经过数亿年的演变，许多动物都进化出了感知外界环境信息并将其用于导航的奇异能力[1-3]。与人类依赖高科技和精密设备不同，自然界中的生物通过其特有的生理结构，仅依赖环境信息就可以实现精确导航，从而实现觅食、归巢及长途迁徙等行为。人类至今难以制造出仅依赖环境信息导航的装置，但对于生物导航功能的模拟，却是当前仿生学的研究重点之一[4-6]。仿生导航技术是通过模仿自然界生物体某些感知能力，并将感知的信息转化与处理得到导航参数的一种技术。仿生导航具备不依赖卫星导航系统、高性能、高自主、抗干扰等优势。

信鸽在放飞之后成功安全归巢的能力在所有动物中名列前茅，同时由于信鸽长久以来被人类驯养，其可控性高、数目多且较易观察，具有较高的研究价值。同时，生物学家通过Clock-Shift实验、外加磁场干扰实验、脑电波响应等行为学、神经学研究，验证了鸽子对于太阳、地磁场及地面景观的依赖性。无人机已经成体系地发展出全球定位系统(global positioning system，GPS)导航、惯性导航等导航方式，但GPS信号易受复杂任务环境干扰，惯性导航系统存在严重的累计误差，并且2种导航方式均缺少场景感知能力，相比于生物导航系统智能性较低。信鸽的智能导航归巢行为与无人机视觉自主导航技术需求十分吻合，如果能够将信鸽导航归巢过程中涌现出的行为机制应用于无人机自主导航，无疑具有广阔的应用前景。……