[发明专利]基于偏振仿生原理的指南针

说明书

技术领域

本发明属于导航测向传感器设计领域，涉及到一种利用大气中相对稳定的偏振光分布模式结合时间信息进行方向指示的检测方法和传感器装置。

背景技术

目前能起到方位指示作用的传感器，主要包含地磁罗盘、天文六分仪及GPS导航系统。地磁罗盘原理结构简单，但精度较低；天文六分仪原理装置简单，也有较高的测量精度，但是定位测向计算步骤多，时间长，因而在实用中受到了诸多限制；GPS系统以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独有的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，在众多领域得到广泛应用。但对于某些单一、专门的用途来说，GPS系统显然结构过于复杂，因而成本太高并且不易操作，同时GPS系统完全依赖与卫星间的电磁通信，易受电磁干扰。

专利：一种数字式指南针，专利申请号：02288830.6，其主要的技术特征是将物理磁针铆接在轻质、不透明和设有缺口的薄圆盘上，周围均布光电收发管对，缺口将圆盘转动通过的光信号转成电信号再处理。这种指南针机械电气结构简单，成本低廉，使用方便，但是测角精度较低

另外一个专利：偏振光分束检偏法测量物体的角位移，专利申请号：03110882.2，具有利用光介质进行测量，不包含运动机构，光电结构相对简单的特点，但是对偏振光源的要求较高，容易受到环境光噪声的干扰，适用范围受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单实用、精度高的基于偏振仿生原理的指南针。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

该装置包括偏振光接收模块、光电转换和调理模块、信号采集模块、实时时钟模块、信号处理模块、通讯接口和显示模块。

沙漠蚂蚁具有三类对不同偏振角度敏感的偏振神经元，偏振光接收模块用于模仿沙漠蚂蚁的这些偏振神经元。该模块配备了面向0°、60°和120°的三个不同偏振方向的检偏器。每个检偏器由一对偏振主轴方向互相垂直的偏振片组成，以模仿沙漠蚂蚁偏振敏感的视神经感杆。

光电转换和调理模块包括光电二极管和对数运算放大器。通过光电二极管和对数运算放大器，将三路检偏器输出的偏振光信号转化为三路模拟电压信号，用于信号采集模块。

信号采集模块包括多通道选择器和AD转换芯片。该模块在控制器的控制下，对光电转换和调理模块输出的三路模拟电压信号进行模数转换，输出相应的数字信号。

信号处理模块包括微处理器和实时时钟。信号采集模块采集到的三路电压信号与输出角度之间的关系满足公式(1)、(2)或(3)：

V1(φ)=log1+dcos(2φ)1-dcos(2φ)---(1)]]>