[發明專利]基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器及工作方法

有效

• 申請號: 201610076257.4
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105606089B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 曹佃國;武玉強;王茂友;郭雷;陳威;王增圻
• 申請（專利權）人: 曲阜師范大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

1.一種基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器，其特征在于，包括：至少兩個偏振光接收通道，所述偏振光接收通道包括沿入射光線方向同光軸上依次設置的雙凸透鏡、光闌、平凸透鏡、濾光片和偏振片；入射光線經所述雙凸透鏡匯聚后，依次經過光闌和平凸透鏡形成垂直入射的光線，垂直入射的光線經濾光片濾光后獲得單色偏振光，單色偏振光進入偏振片并分成兩路標準正交的光線，兩路標準正交的光線均傳送至光電轉換模塊來獲取偏振光電信號；所述偏振片為偏振分光棱鏡；光電轉換模塊為光電探測器；

所述偏振光電信號的表達式為：D_ij＝KI_i(1+pcos2(φ-φ_ij))，

用光電探測器D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂分別探測偏振分光棱鏡P₁、P₂所出射的P光、S光，探測器的輸出信號分別為：

其中，D_ij表示第i個偏振片的第j路光信號轉換的電信號；K為增益倍數且為常數；I_i表示第i個偏振片透過的光強系數且為常數；p為大氣偏振中的偏振度；φ為大氣偏振中的偏振角；φ_ij表示第i個偏振片的第j路光信號的初始相位；i＝1,2；j＝1,2；

設定φ₁₁＝0，φ₁₂＝90°，φ₂₁＝45°，φ₂₂＝135°，則式(1)可表示為：

為了抵消增益倍數的影響，對這四個電信號做差除和的信號處理，得到：

其中，S₁、S₂分別為運算過程中的中間參數；

S₁＝pcos2φ (5)

S₂＝psin2φ (6)

偏振度p表示為：

偏振方位角φ可表示為：

2.如權利要求1所述的一種基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器，其特征在于，所述濾光片為干涉濾光片。

3.如權利要求1所述的一種基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器，其特征在于，所述光闌為孔徑光闌。

4.如權利要求1所述的一種基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器，其特征在于，沿所述偏振片分成的兩路標準正交的光線的主軸上還設有凸透鏡，兩路標準正交的光線均經凸透鏡匯聚后傳送至光電轉換模塊。

5.如權利要求4所述的一種基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器，其特征在于，所述凸透鏡為平凸透鏡。

6.一種如權利要求1-5任一所述的基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器的工作方法，其特征在于，包括：

步驟(1)：入射光線傳送至雙凸透鏡進行匯聚，匯聚后的光線依次經過光闌和平凸透鏡形成垂直入射的光線，垂直入射的光線經濾光片濾光后獲得單色偏振光；

步驟(2)：單色偏振光進入偏振片并分成兩路標準正交的光線，兩路標準正交的光線均傳送至光電轉換模塊來獲取偏振光電信號；

所述偏振光電信號的表達式為D_ij＝KI_i(1+pcos2(φ-φ_ij))，其中，D_ij表示第i個偏振片的第j路光信號轉換的電信號；K為增益倍數且為常數；I_i表示第i個偏振片透過的光強系數且為常數；p為大氣偏振中的偏振度；φ為大氣偏振中的偏振角；φ_ij表示第i個偏振片的第j路光信號的初始相位；i＝1,2；j＝1,2。

7.如權利要求6所述的基于改進仿沙蟻POL神經元的偏振光導航傳感器的工作方法，其特征在于，預設任意兩個偏振片輸出的四路光信號的初始相位，對這四路光信號轉換的電信號進行處理，獲得大氣偏振中的偏振度和大氣偏振中的偏振方位角導航信息。