[发明专利]一种能用于动态测量的冷原子绝对重力仪

说明书

本发明涉及一种能用于动态测量的冷原子绝对重力仪，包括重力仪敏感单元、稳定平台组件、激光器、控制组件，重力仪敏感单元设置在稳定平台组件的中部，激光器与重力仪敏感单元通过光缆连接，控制组件分别与激光器、重力仪敏感单元、稳定平台组件信号连接；激光器用于产生特定频率及功率的激光；重力仪敏感单元用于实现原子的囚禁、冷却、干涉，并探测原子的状态与数量；稳定平台组件用于述重力仪敏感单元的倾斜角度进行实时补偿，以维持所述重力仪敏感单元的姿态；控制组件用于控制激光器、重力仪敏感单元、稳定平台组件运转，并根据重力仪敏感单元的原子状态与数量计算重力加速度。本发明能在动态环境下实现绝对重力的精确测量。

技术领域

本发明涉及量子精密测量领域，具体涉及一种能用于动态测量的冷原子绝对重力仪。

背景技术

重力环境作为战场环境的重要组成部分，直接影响战场作战平台的导航定位性能和战场制导武器打击精度。战场作战平台执行作战任务过程中，需在保障隐蔽性的前提下实现高精度、长航时、自主的导航定位，因而卫星、无线电、天文等手段难以用于导航定位。战场重力环境用重力信息辅助导航，抑制惯性导航的误差发散，显著提升长航时隐蔽自主导航能力。同时惯性制导远程打击武器发射时，海战场重力环境作为惯导系统的必要输入，其准确与否直接关系到惯性导航系统的初始对准及导航解算精度，进而将直接影响军事打击的准确度和效果。

除了军事应用，海洋重力测量对资源勘探、空间科学、海洋科学、大地测量学、地球物理学、地球动力学等基础、前沿科学研究具有非常重要的意义。比如：通过测量重力场分布，反衍地下物质分布，高效勘探地球深部的油气矿藏资源情况，实现对地球深部的“透视”和“照明”；高精度的测量地球重力参数，建立重力基本网，为火箭发射、载人航天、探月工程等提供精确重力参数，能有效服务于空间科学；通过监测地球重力场的反常变化情况，对地震、海啸、火山喷发等及时预警。

针对绝对重力测量需求，近些年出现的一种新型重力仪——冷原子重力仪。该类型重力仪采用原子干涉测量的新型技术体制，根据原子在重力场中自由下落，通过干涉条纹相位得到重力的信息。由于原子重力仪采用的超高真空系统中的冷原子为研究对象，原子能级结构非常稳定，因此具有精度高、稳定化好、高重复率等优点，并且不存在自由落体式绝对重力仪机械磨损，降低使用寿命的缺点。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种能用于动态测量的冷原子绝对重力仪，其精度高、稳定化好、高重复率，不存在激光干涉式绝对重力仪机械磨损，降低使用寿命的缺点，且其能在动态环境下实现绝对重力仪敏感单元的姿态保持，进而在动态环境下实现绝对重力的精确测量。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种能用于动态测量的冷原子绝对重力仪，包括重力仪敏感单元、稳定平台组件、激光器、控制组件，所述重力仪敏感单元固定设置在所述稳定平台组件的中部，所述激光器与所述重力仪敏感单元通过光缆连接，所述控制组件分别与所述激光器、所述重力仪敏感单元、所述稳定平台组件信号连接；

所述激光器用于产生特定频率及功率的激光；

所述重力仪敏感单元用于实现原子的囚禁、冷却、干涉，并探测原子的状态与数量；

所述稳定平台组件用于对所述重力仪敏感单元的倾斜角度进行实时补偿，以维持所述重力仪敏感单元的姿态；

所述控制组件用于控制所述激光器、所述重力仪敏感单元、所述稳定平台组件运转，并根据所述重力仪敏感单元的原子状态与数量计算重力加速度。