一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法及装置，其方法包括：确定四脉冲冷原子干涉陀螺仪的四次拉曼脉冲间隔时间；根据所述四次拉曼脉冲间隔时间确定所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态；基于所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态，对不同相对方向的拉曼光进行选态。本发明专利技术通过在四脉冲冷原子干涉陀螺仪的选态阶段设置为两种工作状态，实现在不同有效拉曼波矢时的拉曼光选态，从而使得原子团的探测位置接近，减少探测位置周期变化引起的探测误差和对探测区域空间大小的限制。和对探测区域空间大小的限制。和对探测区域空间大小的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法及装置


[0001]本专利技术属于原子干涉陀螺仪
，特具体涉及一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法及装置。

技术介绍

[0002]近十年来，原子干涉测量技术得到了迅速的发展和广泛的应用。因其高灵敏度和量子属性，在高精度惯性导航领域具有潜在的应用前景。
[0003]原子干涉仪是用一冷的Rb(或Cs)原子束以两个不同的拓扑路径传播构成类似光学Mach－Zehnder型的干涉仪，测量由于两原子束通过不同路径引起的相位差。在这种干涉仪中，通过原子光学元件例如类似光学中的分光计和反射镜，它们已经实现光学双光子的传播的分光和反射，来测出由于惯性力的作用使原子波函数的相位发生变化，然后测出这个相位的变化量。当原子吸收或发射一个光子时，原子和光场的动量应守恒。随着原子分光镜和原子反射镜等原子光学元件的实现，必须考虑能操控原子的适当方法，其实光和物质的相互作用也是用来实现这个目的的主要手段。这个过程可以理解为光子的相干交换和光子动量的交换。其原理为：在一个原子系统中，处于某一能级的原子由于激光的作用被分为两个不同能级。原子所处的态取决于以下参数：激光能量，相互作用时间，激光频率。
[0004]基于四脉冲干涉技术体制的冷原子干涉陀螺仪，具有测量精度高、长期漂移小的优点，是目前精度最高的冷原子干涉陀螺仪。四脉冲冷原子干涉陀螺仪通常采用竖直上抛的冷原子团，在上升和下落过程中，作用四次拉曼脉冲，形成萨格奈克干涉环路。原子团下落至探测区域时，使用探测光对原子的内态信息进行探测。拉曼脉冲形成的拉曼双光子跃迁过程，使原子团在有效拉曼波矢方向获得两倍光子动量的横向速度，导致原子的探测位置偏离竖直上抛垂线，这就要求探测区域要预留足够的空间。此外，伴随随着有效拉曼波矢翻转技术的应用，探测位置的偏离点会随着正有效拉曼波矢和负有效拉曼波矢的翻转而周期性的变化，这导致非一致性探测误差和原子探测区域的预留空间进一步增大。
[0005]要想解决四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置变化问题，一个选择是不使用正负k，但会影响陀螺长期稳定性，降低陀螺性能；另一个选择是设计空间足够大、一致性足够好的探测和成像系统，但这对技术方案设计、材料、加工工艺的要求极高，可实现性不佳。

技术实现思路

[0006]为解决四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置偏离问题的问题，在本专利技术的第一方面提供了一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法，包括：确定四脉冲冷原子干涉陀螺仪的四次拉曼脉冲间隔时间；根据所述四次拉曼脉冲间隔时间确定所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态；基于所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态，对不同相对方向的拉曼光进行选态。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态包括：正有效拉曼波矢和负有效拉曼波矢。
[0008]进一步的，所述基于所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态，对不同相对方向的拉曼光进行选态包括：在正有效拉曼波矢时，使用同向拉曼光对所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪进行选态；在负有效拉曼波矢时，使用对向拉曼光对所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪进行选态。
[0009]更进一步的，在正有效拉曼波矢时，四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置表示为：
[0010]D
+
＝v
·
(t
detection
‑
t
raman1
)，
[0011]其中D
+
表示正有效拉曼波矢时的探测位置，v表示双光子反冲速度，t
detection
表示探测时刻，t
raman1
表示第一个拉曼脉冲作用时刻。
[0012]更进一步的，在负有效拉曼波矢时，四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置表示为：
[0013]D
‑
＝v
·
(t
detection
‑
t
raman1
)+v
·
(t
raman1
‑
t
selection
)，
[0014]其中D
‑
表示负有效拉曼波矢时的探测位置，v表示双光子反冲速度，t
detection
表示探测时刻，t
raman1
表示第一个拉曼脉冲作用时刻，t
selection
表示负有效拉曼波矢的选态时刻。
[0015]在上述的实施例中，所述四次拉曼脉冲间隔时间分别为T、2T和T，其中T为拉曼脉冲的最小正周期。
[0016]本专利技术的第二方面，提供了一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制装置，包括：第一确定模块，用于确定四脉冲冷原子干涉陀螺仪的四次拉曼脉冲间隔时间；第二确定模块，用于根据所述四次拉曼脉冲间隔时间确定所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态；第三确定模块，用于基于所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态，对不同相对方向的拉曼光进行选态。
[0017]进一步的，第三确定模块包括：第一选态单元，用于在正有效拉曼波矢时，使用同向拉曼光对所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪进行选态；第二选态单元，用于在负有效拉曼波矢时，使用对向拉曼光对所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪进行选态。
[0018]本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本专利技术在第一方面提供的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法。
[0019]本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术在第一方面提供的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术提出了一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法。在四脉冲冷原子干涉陀螺仪的选态阶段设置为两种工作状态，在正有效拉曼波矢时，使用同向拉曼光进行选态，在负有效拉曼波矢时，使用对象拉曼光进行选态，使得原子团的探测位置尽量接近，减少探测位置周期变化引起的探测误差和对探测区域空间大小的限制。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的一些实施例中的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法的基本流程示意图；
[0023]图2为本专利技术的一些实施例中的原子团探测位置变化示意图；
[0024]图3为本专利技术的一些实施例中的原子团探测位置差异减小示意图；
[0025]图4为本专利技术的一些实施例中的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制装置的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术的一些实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法，其特征在于，包括：确定四脉冲冷原子干涉陀螺仪的四次拉曼脉冲间隔时间；根据所述四次拉曼脉冲间隔时间确定所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态；基于所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态，对不同相对方向的拉曼光进行选态。2.根据权利要求1所述的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法，其特征在于，所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态包括：正有效拉曼波矢和负有效拉曼波矢。3.根据权利要求2所述的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法，其特征在于，所述基于所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪选态的多种工作状态，对不同相对方向的拉曼光进行选态包括：在正有效拉曼波矢时，使用同向拉曼光对所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪进行选态；在负有效拉曼波矢时，使用对向拉曼光对所述四脉冲冷原子干涉陀螺仪进行选态。4.根据权利要求3所述的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法，其特征在于，在正有效拉曼波矢时，四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置表示为：D
+
＝v
·
(t
detection
‑
t
raman1
)，其中D
+
表示正有效拉曼波矢时的探测位置，表示双光子反冲速度，t
detection
表示探测时刻，t
raman1
表示第一个拉曼脉冲作用时刻。5.根据权利要求3所述的四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置调制方法，其特征在于，在负有效拉曼波矢时，四脉冲冷原子干涉陀螺仪的探测位置表示为：D
‑
＝v
·
(t
detection
‑
t
raman1
)+v

【专利技术属性】
技术研发人员：陈福胜，郭强，程俊，周建飞，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：