[发明专利]四通道时分复用大气偏振图景检测系统和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气偏振检测，尤其涉及一种四通道时分复用大气偏振图景检测系统和检测方法。

背景技术

太阳光本身是自然光，不具有偏振性。当它进入地球大气层时，它受到N₂、O₂等大气分子、雾滴、水、冰晶等颗粒的散射，变成只在某一个方向上振动或在某一方向上振动占优势的偏振光。该偏振光的振动方向即大气偏振的主方向跟太阳的位置有关，该偏振光的振动方向垂直于太阳、观察者和观察点所组成的平面，并随着太阳的移动而发生相应的变化。大气偏振图景是天空中偏振的优势振动方向，其特征参量是所述的大气偏振的主方向。参见在先技术(Dimitrios Lambrinos，Ralf and Thomas Labhart，“A mobile robot employing insect strategies for navigation”，Robotics andAutonomous Systems，Vol.30，39-64，2000)。

通过高精度测量偏振优势方向获得大气偏振图景，就能得到太阳在天球坐标系中的准确位置，即使在阴天或者太阳在地平线以下。反之，根据太阳的位置，人们就可以确定整个天空的偏振图景。高精度的大气偏振图景检测技术对于偏振导航定位、大气环境检测等领域的研究具有重要意义，

2000年，瑞士Dimitrios Lambrinos等人提出了基于六通道的大气偏振图景检测技术，参见在先技术(Dimitrios Lambrinos，Ralf and Thomas Labhart，“A mobilerobot employing insect strategies for navigation”，Robotics and AutonomousSystems，Vol.30，39-64，2000)。该在先技术，采用了六个探测通道，通道之间的信号增益差异大，并且通道需要旋转以寻找极值点。这导致系统结构复杂，测量速度慢，偏振图景测量精度低。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述在先技术的不足，提供一种四通道时分复用大气偏振图景检测系统和检测方法，该系统不但能使系统的结构简化，而且可以减少通道增益差异带来的误差影响，从而提高大气偏振图景检测精度。

本发明的技术解决方案如下：

一种四通道时分复用大气偏振图景检测系统，特点在于其构成包括：

在同一平面内设置的结构相同的第一偏振光镜筒、第二偏振光镜筒、第三偏振光镜筒和第四偏振光镜筒，所述的第一偏振光镜筒由在第一偏振光镜筒的沿光束前进方向依次设置的第一滤光片、第一检偏器、第一聚焦透镜和第一光电探测器构成；所述的第二偏振光镜筒由在第二偏振光镜筒的沿光束前进方向顺序放置第二滤光片、第二检偏器、第二聚焦透镜和第二光电探测器构成；所述的第三偏振光镜筒由在第三偏振光镜筒(3)的沿光束前进方向顺序放置第三滤光片、第三检偏器、第三聚焦透镜和第三光电探测器构成；所述的第四偏振光镜筒由在第四偏振光镜筒的沿光束前进方向顺序放置第四滤光片、第四检偏器、第四聚焦透镜和第四光电探测器构成；

所述的第一检偏器与第二检偏器的偏振主轴方向相互正交；所述的第三检偏器与第四检偏器的偏振主轴方向相互正交；所述的第一检偏器与第三检偏器偏振主轴之间的夹角为45°；

所述的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器的输出端与综合时分复用控制器的输入端相连；

该综合时分复用控制器由依次连接的时分复用控制器、对数放大器和可变增益控制器构成，该综合时分复用控制器的输出端通过数据采集卡和计算机连接。

所述的第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片和第四滤光片为干涉滤光片。

所述的第一检偏器、第二检偏器、第三检偏器和第四检偏器为偏振分光棱镜，或偏振片。

所述的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器为光电二级管、光电倍增管、光电池或CCD探测器。

利用上述的四通道时分复用大气偏振图景检测系统进行大气偏振图景检测的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：