Tour d'horizon des capteurs polarimétriques dédiés à la robotique mobile

National audience; La navigation basée sur lumière polarisée est une nouvelle forme de navigation exploitant des capteurs bio-inspirées ou conventionnels dans lesquels des attributs du motif de polarisation du ciel sont calculés pour s’orienter ou se localiser. Ce tour d’horizon mettra l’accent sur les progrès de la recherche sur les réalisations de capteurs imageants et non-imageants à des fins de détection de cap. Les méthodes "imageantes" reposent sur des caméras équipées de filtres optiques (statiques ou rotatifs) ou de filtres à grilles métalliques. Aujourd’hui, les caméras dites à division du plan focal (DoFP) sont privilégiées, comme la caméra SONY IMX250MZR [1] pour détecter les axes de symétries ou la correspondance des motifs de polarisation aussi bien en angle de polarisation qu’en degré de polarisation pour en déduire un cap. L’unique boussole optique - SkyPass de Polaris Sensor Technologies, Inc. - disponible sur le marché américain coûte 36000€ pour des applications militaires [2]. Une solution alternative, actuellement émergente, est de coiffer une caméra couleur via une lame d’onde, ce qui permet d’exploiter les propriétés de matériaux biréfringents dont la dépendance de la retardance avec l’incidence des rayons permet de transformer l’état de polarisation en nuances de couleurs : lames à retard en "S" [3] ou linéaire (brevet Stellantis). Les méthodes "non-imageantes" reposent sur l’utilisation de photodiodes surmontées de polariseurs et utilisent, par exemple, le modèle biologique de Thomas Labhart (1988) exploité à bord du robot AntBot [4].RÉFÉRENCES[1] C. Lane, D. Rode, and T. Rösgen, “Calibration of a polarization image sensor and investigation of influencingfactors,” Applied Optics, vol. 61, no. 6, pp. C37–C45, 2022.[2] L. M. Eshelman, A. M. Smith, K. M. Smith, and D. B. Chenault, “Unique navigation solution utilizing sky polarizationsignatures,” in Polarization : Measurement, Analysis, and Remote Sensing XV, vol. 12112, p. 1211203,SPIE, 2022.[3] Y. Fan, R. Zhang, Z. Liu, and J. Chu, “A skylight orientation sensor based on s-waveplate and linear polarizer forautonomous navigation,” IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 20, pp. 23551–23557, 2021.[4] J. Dupeyroux, J. R. Serres, and S. Viollet, “Antbot : A six-legged walking robot able to home like desert ants inoutdoor environments,” Science Robotics, vol. 4, no. 27, p. eaau0307, 2019.