[发明专利]基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器及工作方法

权利要求书

1.一种基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器，其特征在于，包括：至少两个偏振光接收通道，所述偏振光接收通道包括沿入射光线方向同光轴上依次设置的双凸透镜、光阑、平凸透镜、滤光片和偏振片；入射光线经所述双凸透镜汇聚后，依次经过光阑和平凸透镜形成垂直入射的光线，垂直入射的光线经滤光片滤光后获得单色偏振光，单色偏振光进入偏振片并分成两路标准正交的光线，两路标准正交的光线均传送至光电转换模块来获取偏振光电信号；所述偏振片为偏振分光棱镜；光电转换模块为光电探测器；

所述偏振光电信号的表达式为：D_ij＝KI_i(1+pcos2(φ-φ_ij))，

用光电探测器D₁₁、D₁₂、D₂₁、D₂₂分别探测偏振分光棱镜P₁、P₂所出射的P光、S光，探测器的输出信号分别为：

其中，D_ij表示第i个偏振片的第j路光信号转换的电信号；K为增益倍数且为常数；I_i表示第i个偏振片透过的光强系数且为常数；p为大气偏振中的偏振度；φ为大气偏振中的偏振角；φ_ij表示第i个偏振片的第j路光信号的初始相位；i＝1,2；j＝1,2；

设定φ₁₁＝0，φ₁₂＝90°，φ₂₁＝45°，φ₂₂＝135°，则式(1)可表示为：

为了抵消增益倍数的影响，对这四个电信号做差除和的信号处理，得到：

其中，S₁、S₂分别为运算过程中的中间参数；

S₁＝pcos2φ (5)

S₂＝psin2φ (6)

偏振度p表示为：

偏振方位角φ可表示为：

2.如权利要求1所述的一种基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器，其特征在于，所述滤光片为干涉滤光片。

3.如权利要求1所述的一种基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器，其特征在于，所述光阑为孔径光阑。

4.如权利要求1所述的一种基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器，其特征在于，沿所述偏振片分成的两路标准正交的光线的主轴上还设有凸透镜，两路标准正交的光线均经凸透镜汇聚后传送至光电转换模块。

5.如权利要求4所述的一种基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器，其特征在于，所述凸透镜为平凸透镜。

6.一种如权利要求1-5任一所述的基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器的工作方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：入射光线传送至双凸透镜进行汇聚，汇聚后的光线依次经过光阑和平凸透镜形成垂直入射的光线，垂直入射的光线经滤光片滤光后获得单色偏振光；

步骤(2)：单色偏振光进入偏振片并分成两路标准正交的光线，两路标准正交的光线均传送至光电转换模块来获取偏振光电信号；

所述偏振光电信号的表达式为D_ij＝KI_i(1+pcos2(φ-φ_ij))，其中，D_ij表示第i个偏振片的第j路光信号转换的电信号；K为增益倍数且为常数；I_i表示第i个偏振片透过的光强系数且为常数；p为大气偏振中的偏振度；φ为大气偏振中的偏振角；φ_ij表示第i个偏振片的第j路光信号的初始相位；i＝1,2；j＝1,2。

7.如权利要求6所述的基于改进仿沙蚁POL神经元的偏振光导航传感器的工作方法，其特征在于，预设任意两个偏振片输出的四路光信号的初始相位，对这四路光信号转换的电信号进行处理，获得大气偏振中的偏振度和大气偏振中的偏振方位角导航信息。