[发明专利]一种提高原子团对抛精度的方法

说明书

本申请公开了一种提高原子团对抛精度的方法，适用于冷原子干涉仪，冷原子干涉仪中包括磁光阱和感光相机，包括：步骤1，在磁光阱的冷却光打开且梯度磁场关闭时，利用感光相机获取磁光阱的背景图像；步骤2，利用感光相机，逐次在冷却光和梯度磁场打开、并陷俘冷原子团后，获取磁光阱的多张目标图像；步骤3，根据背景图像和多张目标图像，采用差分算法，计算对于每张目标图像的、冷原子团的囚禁位置；步骤4，计算多张目标图像中囚禁位置的坐标抖动误差，并根据坐标抖动误差，计算磁光阱的第一调整系数。通过本申请中的技术方案，有利于提高确定冷原子团囚禁位置的准确性，优化冷原子干涉仪的干涉效果和参数调整的准确性。

技术领域

本申请涉及冷原子干涉陀螺仪的技术领域，具体而言，涉及一种提高原子团对抛精度的方法。

背景技术

利用原子的波动性来形成干涉，并进一步构成包围一定面积的干涉环路，利用萨格奈克效应来测量转动速度和加速度的原子陀螺仪，其分辨率和测量精度比光学陀螺仪可以大大提高。目前，此类原子陀螺仪主要有两种：热原子束陀螺仪和冷原子陀螺仪。冷原子陀螺仪需要降低原子团冷却温度，以提高冷原子团囚禁位置的稳定性，并调整冷原子团对抛指向精度、原子团对抛速度，进而提高冷原子陀螺仪的检测性能。

在实际工作过程中，冷原子团每次抛射前所处的初始位置会因为囚禁原子的数目、囚禁光偏振、囚禁光频率、囚禁光强度、囚禁磁场强度等因素的细微变化而有所不同，且冷原子团每次抛射的方向也会受到上述因素的影响。初始位置和抛射方向的偏差会导致原子干涉效应的重复性变差，导致陀螺仪的检测误差增大。

而现有技术中，为了监视冷原子团的初始位置，可以使用高分辨率相机对处于囚禁状态的冷原子团进行拍照，然后依据图像处理的相关算法，分析冷原子团位置的变化。在这一过程中，一方面，在确定冷原子团质心时，仅将冷原子团当成普通的点源光斑对待，没有考虑冷原子团亮度的衰减，导致其质心定位存在偏差。另一方面，在判断冷原子团飞行偏差时，通常是根据干涉条纹和干涉后探测阶段的荧光信号变化信息，间接地反推冷原子团的抛射偏差，这种偏差判断方法，缺少对冷原子团中间飞行过程的监测，难以准地判断出飞行过程的偏差以及造成该偏差的原因，不利于偏差的减小。

发明内容

本申请的目的在于：提高确定冷原子团囚禁位置的准确性，优化冷原子干涉仪的干涉效果和参数调整的准确性。

本申请的技术方案是：提供了一种提高原子团对抛精度的方法，适用于冷原子干涉仪，冷原子干涉仪中包括磁光阱和感光相机，感光相机的摄像区域正对于磁光阱，该方法包括：步骤1，在磁光阱的冷却光打开且梯度磁场关闭时，利用感光相机获取磁光阱的背景图像；步骤2，利用感光相机，逐次在冷却光和梯度磁场打开、并陷俘冷原子团后，获取磁光阱的多张目标图像；步骤3，根据背景图像和多张目标图像，采用差分算法，计算对于每张目标图像的、冷原子团的囚禁位置，其中，囚禁位置为磁光阱囚禁冷原子团的位置；步骤4，计算多张目标图像中囚禁位置的坐标抖动误差，并根据坐标抖动误差，计算磁光阱的第一调整系数，第一调整系数包括第一光路系数和第一磁场系数，其中，第一调整系数f(·)的计算公式为：

σ_pos(u)＝f(P(u),A(u),F(u),C(u),G(u)),u＝1,2,3…U

式中，σ_pos(u)为第u张目标图像对应的坐标抖动误差，P(u)为第u张目标图像对应的冷却光的光强，A(u)为相应的冷原子团的抛射角度，F(u)为相应的冷却光频率，C(u)为相应的磁场电流强度，G(u)为相应的磁场梯度。

上述任一项技术方案中，进一步地，步骤3中具体包括：步骤31，根据背景图像，按照目标图像的顺序，依次选取一张目标图像，采用差分算法，计算目标图像中像素点的像素修订值，生成修订图像，其中，像素修订值的计算公式为：