【摘要】 四通道大气偏振信息检测传感器信号处理与补偿方法，其特征是采用逐级信号处理的方法，对于四通道大气偏振信息检测传感器的实时动态检测数据进行逐级处理，在逐级处理过程中，通过硬补偿和软补偿两种分级的补偿方法，对传感器逐级信号的误差和噪声进行信号补偿与匹配，使得由于传感器各通道逐级物理器件的信号响应与传输特性不同所造成的传感器各通道信号的漂移误差分量和幅值误差，以及由于传感器的物理噪声和环境光噪声，所引起的随机噪声，得到有效的一致性补偿和抑制，最终得到有效的传感器输出，通过对获得的数字量电信号进行大气偏振模式信息处理，得到准确、可靠的大气偏振模式信息。 【专利类型】发明授权 【申请人】合肥工业大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】230009 安徽省合肥市屯溪路193号 【申请人地区】中国 【申请人城市】合肥市 【申请人区县】包河区 【申请号】CN200810246233.4 【申请日】2008-12-31 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101441171B 【公开公告日】2010-10-06 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101441171B 【授权公告日】2010-10-06 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G01N21/21 【发明人】高隽; 范之国; 胡翊; 潘登凯; 范宁生 【主权项内容】1.四通道大气偏振信息检测传感器信号处理与补偿方法，其特征是按如下过程进行： 采用逐级信号处理的方法，首先，利用四通道大气偏振信息检测传感器，获得四个通道的偏振光信号分别是P11、P12、P21和P22，有： P11＝n11I(1+d cos 2(φ-φ11)) (1) P12＝n12I(1+d cos 2(φ-φ12)) (2) P21＝n21I(1+d cos 2(φ-φ21)) (3) P22＝n22I(1+d cos 2(φ-φ22)) (4) 式(1)、式(2)、式(3)和式(4)中的n11、n12、n21和n22分别为所述传感器中四个通道的偏振感知器对特定波段光的传输响应系数，I为归一化光强系数，d为大气偏振模式中偏振度信息，φ为大气偏振模式中偏振化方向信息，即检测时刻的太阳方位角，φ11、φ12、φ21和φ22分别为四个通道的偏振感知器的起始偏振感知方向，且有：φ12-φ11＝π/2、φ22-φ21＝π/2、0＜φ21-φ11＜π/2； 所述四个通道的偏振感知器输出的偏振光信号P11、P12、P21和P22分别经光电转换器后输出的模拟量电信号分别是I11、I12、I21和I22，有： I11＝m11P11＝l11I(1+d cos 2(φ-φ11)) (5) I12＝m12P12＝l12I(1+d cos 2(φ-φ12)) (6) I21＝m21P21＝l21I(1+d cos 2(φ-φ21)) (7) I22＝m22P22＝l22I(1+d cos 2(φ-φ22)) (8) 式(5)、式(6)、式(7)和式(8)中的m11、m12、m21和m22分别为四个通道的光电转换器的传输响应系数，l11＝m11×n11、l12＝m12×n12、l21＝m21×n21和l22＝m22×n22为偏振感知器与光电转换器的合传输系数； 所述四个通道的光电转换器输出的模拟量电信号I11、I12、I21和I22，以两个通道为一组，分别经对数运算单元，输出的模拟量电信号分别是G1和G2，有： 式(9)和式(10)中，0＜φ0＝φ21-φ11＜π/2， 和 即是由于传感器中四个通道的偏振光感知器与光电转换器的信号响应特性不一致所造成的加性漂移误差分量； 所述两路对数运算单元输出的模拟量电信号G1和G2，分别经两路运算与放大单元，输出的模拟量电信号为F′1和F′2，有： 式(11)和式(12)中，k1和k2分别为两路运算与放大单元的传输响应系数，k1和k2 的不同造成了运算与放大单元后输出的模拟量电信号存在乘性幅值误差， 和 就是运算与放大单元后输出模拟量电信号中的被放大了的加性漂移误差分量； 针对加性漂移误差分量和乘性幅值误差，按以下方式进行硬补偿： 所述硬补偿是在运算与放大过程中，调节两路运算与放大单元中的放大反馈参数，用以补偿两路运算与放大单元中由于k1和k2的不同所造成的乘性幅值误差，使得经过两路运算与放大单元后的模拟量电信号的幅值相等；在运算与放大过程中，调节两路运算与放大单元中的基准电平信号，用以补偿 和 所造成的加性漂移误差分量，使得经过两路运算与放大单元后的模拟量电信号最大最小值调谐至零对称，经过硬补偿后的两路运算与放大单元输出的模拟量电信号分别为F1和F2，有： 硬补偿后的模拟量电信号F1和F2，经过模数转换单元，转换成数字量电信号；对于所述数字量电信号，若误差超过规定的阈值，再按以下方法进行软补偿： 所述软补偿是当检测数据中的误差超过规定的阈值时，则启动软补偿，所述软补偿为自适应实时校准过程，首先，传感器以自体中心为轴，匀速旋转不少于360度，在旋转过程中等间隔采样，获取两路模数转换单元的采样点数据，并对所有采样点数据进行统计与计算，分别计算出两路模数转换单元之间的信号总体误差影响因子，总体误差影响因子包括均值误差比和峰值误差比，在实际检测过程中利用总体误差影响因子对两路模数转换单元输出的数字量电信号进行自适应的实时补偿与调整，用以抵消由于传感器各通道逐级物理器件的信号响应与传输特性不同所造成的传感器各通道信号的漂移误差分量和幅值误差，以及由于传感器的物理噪声和环境光噪声所引起的随机噪声，提高模数转换单元所获得的数字量电信号的检测精度与稳定性； 最后，获得的数字量电信号进行大气偏振模式信息处理，得到大气偏振模式的偏振度信息d和偏振化方向信息φ，即： 式(15)和式(16)中的F1(φ)和F2(φ)是式(13)和式(14)中的F1(φ)和F2(φ)由S型函数 进行去对数处理后而得到。 【当前权利人】合肥工业大学 【当前专利权人地址】安徽省合肥市屯溪路193号 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12100000400016984P 【引证次数】2.0 【被引证次数】2 【自引次数】2.0 【被他引次数】2.0 【家族引证次数】2.0 【家族被引证次数】14
