本發(fā)明涉及一種偏振導航傳感器，涉及一種陣列式偏振導航傳感器設計，可應用于無人機、車輛、船艦等運載體的導航，提高導航系統(tǒng)的精度、自主性。

背景技術：

科學家發(fā)現(xiàn)自然界中沙蟻等生物可以利用大氣偏振分布模式中蘊含的豐富導航信息，實現(xiàn)導航定位。偏振光導航作為一種新興仿生導航方法，具有無源、無輻射、自主性強的優(yōu)點，受到了科學家的廣泛重視。偏振光導航可廣泛應用于無人機、車輛、船艦等運載體的導航，有效提高運載體的導航系統(tǒng)的自主性、可靠性。研制高精度的偏振導航傳感器，準確采集天空偏振信息，是實現(xiàn)偏振光導航的必要前提。

目前偏振傳感器主要是基于沙蟻復眼結構的光電模型，將偏振光強信號轉化為電信號，進而計算出導航信息。三通道偏振導航敏感器，專利號20130380079.0，設計一種三通道偏振傳感器，采用光電二極管作為光敏芯片，點源式傳感器采樣點少，空間分辨率較低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，設計一種陣列式偏振導航傳感器，采用高消光比的偏振片作為檢偏器，發(fā)揮CMOS圖像傳感器感光面積大、靈敏度高的優(yōu)點，充分利用天空偏振信息，提高傳感器測角精度。

本發(fā)明的技術方案是：陣列式偏振導航傳感器，主要由光學鏡頭結構(1)、光電檢測模塊(8)和信息解算電路(9)組成；所述光學鏡頭結構(1)包括濾光片槽(2)、偏振片槽(4)和光路通道(6)等組成；光學鏡頭結構具有三個偏振片槽(4)，每個偏振片槽邊各有指示槽(3)一個，如圖3所示，分別為第一指示槽(31)、第二指示槽(32)和第三指示槽(33)，選擇第一指示槽(31)為參考方向，則第一指示槽(31)、第二指示槽(32)和第三指示槽(33)與參考方向分別相差0°，60°，120°，用于指示偏振片安裝方向；在光路通道(6)下方連接著通道(7)，保證通過偏振片入射到CMOS模塊上的光不受外界雜光干擾；將藍色濾光片放置濾光片槽(2)中，通過固定三個螺絲(5)使藍色濾光片與鏡頭結構(1)固連；偏振片放置在偏振片槽(4)中，并在偏振片和偏振片槽(4)之間放置緩沖固定膠圈固定偏振片(7)；光電檢測模塊(8)為安裝有三片CMOS傳感器的電路板，通過固定螺絲(10)與光學鏡頭結構(1)固連；光電檢測模塊(8)通過接插件(11)傳輸信號到信息解算電路(9)，用以解算導航信息。光電檢測模塊(8)所采用的光電檢測芯片為輸出灰度圖像的CMOS圖像傳感器，具有全局快門(Global shutter)，是一種可以通過兩線串行接口(I2C)控制的數(shù)字圖像芯片。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：該偏振傳感器設計三個偏振片槽安置偏振片，在每個偏振片槽邊有用于角度指示槽，并在每個偏振片槽的下側開有光路通道，光電檢測模塊集成有三片CMOS圖像傳感器，與光學鏡頭結構配合，然后通過接插件傳輸信號到信息解算電路。采用高消光比的偏振片，通過偏振片得到三路相位分別與參考方向分別相差0°，60°，120°的偏振光，入射到光路通道下的光電檢測模塊，減小外界雜光干擾，有效的減小了偏振傳感器的尺寸，光電檢測模塊采用CMOS圖像傳感器，感光面積大、靈敏度高，有效地減小光電檢測模塊對偏振信息測量結果的影響，提高了偏振傳感器的測量精度。本發(fā)明尺寸直徑僅為4.8cm，體積小，集成度高，有利于小型無人機搭載。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構剖面圖；

圖2為本發(fā)明光學鏡頭結構示意圖；

圖3為本發(fā)明光學鏡頭結構俯視圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，陣列式偏振導航傳感器主要由光學鏡頭結構(1)、光電檢測模塊(8)和信息解算電路(9)組成；所述光學鏡頭結構(1)包括濾光片槽(2)、偏振片槽(4)和光路通道(6)等組成；光學鏡頭結構具有三個偏振片槽(4)，每個偏振片槽邊各有一個槽(3)，如圖3所示，分別命名為第一指示槽(31)、第二指示槽(32)和第三指示槽(33)，選擇第一指示槽31為參考方向，則第一指示槽(31)、第二指示槽(32)和第三指示槽(33)與參考方向分別相差0°，60°，120°，用于指示偏振片安裝方向；在光路通道(6)下方連接著通道(7)，保證通過偏振片入射到CMOS模塊上的光不受外界雜光干擾；將藍色濾光片放置濾光片槽(2)中，通過固定三個螺絲(5)使濾光片與鏡頭結構(1)固連；偏振片放置在偏振片槽(4)中，并在偏振片和偏振片槽(4)之間放置緩沖固定膠圈固定偏振片(7)；光電檢測模塊(8)為安裝有三片CMOS傳感器的電路板，通過固定螺絲(10)與光學鏡頭結構(1)固連；光電檢測模塊(8)通過接插件(11)傳輸信號到信息解算電路(9)，用以解算導航信息。光電檢測模塊(8)所采用的光電檢測芯片為輸出灰度圖像的CMOS圖像傳感器，具有全局快門(Global shutter)，是一種可以通過兩線串行接口(I2C)控制的數(shù)字圖像芯片。

如圖3所示，光學鏡頭結構(1)的偏振片槽(4)，每個偏振片槽邊各有一個指示槽(3)，包括第一指示槽31、第二指示槽32和第三指示槽33，選擇第一指示槽31為參考方向，第二指示槽32與參考方向成60°夾角，第三指示槽32與參考方向成120°夾角，減小偏振片在安裝過程中產(chǎn)生的安裝誤差。同時，三路偏振光通過光路通道(6)和(7)分別入射到三片CMOS圖像傳感器上，減小了外界雜光干擾，充分利用CMOS圖像傳感器空間分辨率高、靈敏度高的優(yōu)點，有效提高了偏振傳感器精度。