导航能力对于动物和机器人来说都是至关重要的。许多动物应用不同的导航策略在它们居住的环境中生存。例如在撒哈拉沙漠中沙蚁Cataglyphis能够在数百米外觅食而返回巢穴时近乎于一条直线。生物学家的研究表明,沙蚁Cataglyphis能够借助天空中的偏振光进行导航定位,一是因为天空中存在一个相对稳定的偏振光分布模式,二是沙蚁的视觉神经系统对太阳光偏振方向极其敏感。根据生物学家的研究成果,本文从工程实现的角度设计了一种嵌入式仿生偏振导航传感器样机。主要内容包括以下几个方面:第一,分析了沙蚁利用偏振光进行导航的机理,设计了仿沙蚁复眼的偏振光接收结构。该结构内置六个偏振通道,分别放置滤光片、偏振片和硅光电二极管,用于接收外界偏振光信息;第二,设计了以ARM为核心的传感器样机电路,该电路包括光电转换及调理电路,A/D转换电路,基于串口通信和以太网通信的接口电路,FLASH和SDRAM存储电路,实现了对外界偏振光信号的转换、采集、存储、处理和输出;第三,针对当前传感器的智能化、网络化发展趋势,为该传感器样机设计了独立的Bootloader程序,满足传感器调试和运行应用程序的需求,在详细讨论和分析以太网通信协议的基础上,定制了最小化网络协议栈,包括UDP、IP、ARP、Ethernet协议,满足了传感器网络化的需求,同时降低了程序实现的复杂性:最后,设计制作了印刷电路板,将硬件和软件结合对各个系统模块进行实验调试,装配成完整的传感器样机。传感器样机的室外测试实验证实该样机结构设计合理,性能稳定,工作可靠,能满足课题进一步研究的需求。