[发明专利]基于偏振仿生原理的指南针

摘要

本发明公开了一种基于仿生偏振原理的指南针，属于导航测向传感器设计领域。其特征是该指南针包括偏振光接收模块、光电转换及调理模块、信号采集模块、实时时钟模块、信号处理模块、通讯接口及显示模块。偏振光接收模块用于接收自然界的偏振光信息，光电转换及调理模块将接收到的偏振光信号转换为模拟电压信号；信号处理模块控制信号采集模块采集光电转换及调理模块输出的模拟电压信号，再结合实时时钟模块提供的时间信息计算出方位信息，并将该方位信息通过通讯接口进行输出，同时会在LCD上进行显示。本发明的有益效果是结构简单、性能可靠、检测精度高。

主权项

1. 一种基于偏振仿生原理的指南针，其特征在于：该指南针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；偏振光接收模块用于模仿沙漠蚂蚁的偏振神经元，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，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；实时时钟模块用于实时提供时间信息；微处理器采用公式(7)、(8)和(9)处理信号采集模块输出的三路数字信号，计算得到太阳方位角AS；SinhS＝sinφsinδ+cosφcosδcost (7)太阳偏东时为负，偏西时为正，其计算公式为：式(8)算得的sinAS的绝对值较小时，换用式(9)计算：其中：hS太阳高度角；AS太阳方位角；t当地太阳时角，表明时间的变化；φ地理纬度，表明观察点所在的位置；δ赤纬，表明季节(日期)的变化；利用太阳方位角AS与相对角度作“和”，得到绝对角度值，达到指示传感器体轴与地理正南之间夹角的目的；通讯接口及显示装置提供了RS-232及以太网通讯接口和LCD显示装置。