[发明专利]基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪及其方法

权利要求书

1.一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，包括偏振光导航传感器模块，其包括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、滤光片和偏振分光棱镜；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分光棱镜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探测器来获取偏振光电信号；

所述偏振光导航传感器模块将获取的偏振光电信号传送至信号处理模块，经信号处理模块处理后获取偏振导航信息，并传送至通信与显示模块进行显示；

所述基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪的导航信息计算方法，包括：

步骤(1)：建立两个偏振分光棱镜输出的四路光信号转换的电信号分别与光强系数、光信号的初始相位、大气偏振中的偏振度和大气偏振中的偏振方位角之间的关系式；

步骤(2)：预设这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差除和的信号处理，计算得到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；

具体的计算方法如下：

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个偏振分光棱镜的第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个偏振分光棱镜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个偏振分光棱镜的第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所述的一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，所述滤光片为干涉滤光片。

3.如权利要求1所述的一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，所述光阑为孔径光阑。

4.如权利要求1所述的一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，所述信号处理模块包括光电调理电路，所述光电调理电路与微处理器相连。

5.如权利要求4所述的一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，所述光电调理电路包括放大器，所述放大器一端与光电转换模块相连，另一端与A/D转换电路相连。

6.如权利要求5所述的一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，所述放大器为双对数放大器。

7.如权利要求1所述的一种基于偏振分光棱镜的两通道仿生偏振光导航仪，其特征在于，所述通信与显示模块包括ZigBee模块和显示模块，所述ZigBee模块一端与信号处理模块相连，另一端与显示模块相连。