[发明专利]一种基于磁光调制的空间大范围方位自动对准方法

说明书

技术领域

本发明属于角度测量技术领域，涉及一种空间大范围方位失调角测量方法，尤其涉及一种基于正弦波磁光调制后的光强信号实现空间大范围高精度方位失调角测量方法。

背景技术

基于正弦波磁光调制的空间方位失调角传递技术是指利用光的偏振和法拉第磁致旋光效应实现不同水平面上的上下两台无机械连接的设备之间水平方位失调角的传递，此项技术的发展成长将大大促进航空航天及生物医药等多技术领域的发展。

在本发明以前的现有技术中，关于正弦波磁光调制的空间方位失调角传递的研究主要是中国科学院西安光学精密机械研究所的高立民、陈良益、马彩文等教授发表在2001年11月第30卷第11期的《光子学报》中的《利用磁光调制实现方位角垂直传递》、2001年7月第30卷第7期的《光子学报》中的《一种无机械连接的方位测量同步系统》等文章，其空间方位失调角测量原理(如图1所示)是：激光器发出的激光经过起偏器成为线偏振光，当通过调制器中磁致旋光玻璃时，在正弦激励信号产生的同频交变磁场作用下，产生法拉第磁致旋光效应，实现了偏振光信号调制，信号检测与处理系统对经光电转换后的信号检测处理、提取与失调角相关的电压信号，并将输出的控制信号送往控制系统，控制系统控制步进电机带动下仪器转动，完成方位同步过程。在该测量方法中，空间方位失调角的测量依据式(1)、(2)；先将调制后的光信号经光电转换、放大后，得到

u＝ku₀sin²(θ+α)      (1)

其中，k是电压信号的放大倍数；u₀是激光器发出的激光经过起偏器后的出射光强光电转化后的电压信号，θ是光波偏振面的旋转角度，α为上、下仪器之间的方位失调角。用低通滤波器滤掉u中不同失调角情况下的直流分量，再利用取样积分电路分别得到信号中两个横坐标不变的极值点u₁和u₂的值，代入关系式，得失调角α′：

α′≈J2(mf)2J1(mf)*u1-u2u1+u2---(2)]]>

其中J₁(m_f)、J₂(m_f)分别为m_f用第一类贝赛尔函数展开后第二项、第三项的系数。根据式(2)可以得到小角度范围内失调角真值的精确测量值α′。

上述测量方法仅限于小角度范围内失调角的测量，而关于大角度范围内失调角的测量，经对国内外文献的检索，目前还没有发现更多其他较好的方法。

发明内容

针对上述现有技术状况，本发明的目的在于：提出一种基于磁光调制后采集的光强信号实现空间大范围高精度方位失调角的测量方法。该方法通过下仪器的转动建立了初始光强的精确计算模型，分别利用磁光调制后采集的直流、交流信号建立了大、小角度范围内失调角的测量模型，下仪器在失调角信号的控制下转动至预先设定的阈值范围内，达到与上仪器方位同步。

现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：