点源式天空偏振光测试系统的标定

摘要

近些年来，仿生导航已成为导航领域研究的热点。而其中利用天空偏振光导航的方法由于其较稳定，精度高等优势逐渐受到人们的重视。传统的探究天空偏振特性的方法主要有两种，分别是利用图像式测试系统和点源式测试系统进行探测。前者因其测试时间短，并且能够很直观的收集到全天空的偏振信息等优点在国内外研究中占有较大比例。但点源式测试系统同样具有设备简单，对镜头要求低，离散式测量，便于定点测量等优点，同时也是另一种行之有效的方法，两者可以互相比较，相互印证，因此具有很重要的研究价值。　　为了弥补这一研究领域的空白，本文主要介绍了一种点源式天空偏振光测试系统的设计、搭建以及标定过程。首先提出了4种用来描述光束偏振特性的典型方法，他们分别是Stokes矢量表示法、电矢分量法、琼斯矢量方法和邦加球偏振画图法，并重点解释了Stokes矢量表示法。然后本文以一种基于米勒矩阵和Stokes矢量的测试方案为基础，自主设计并搭建了一种点源式天空散射光偏振特性测量系统。通过求解出Stokes矢量中的I，Q，U，再通过公式得出所需偏振信息即偏振度和偏振方位角。　　为得到此点源式天空偏振光测试系统具体的性能指标，对其进行了重复性实验和标定。标定过程分为对偏振系统，光谱仪光线系统的局部标定以及整套系统的标定。接着利用已确定重复度和精度的测试系统对天空特殊点，特殊面的偏振性质进行测量，在验证Rayleigh散射理论的同时，对测试系统进行检验，验证其可靠性和准确性，并对误差进行分析。　　为了探究影响偏振特性测试的因素，对不同波段和不同天气的影响进行测试，加以分析得到了不同波段的偏振特性、分布规律以及最适宜于偏振导航的波段，同时得出了天气对测试结果的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 国内外研究概况及发展趋势

1．2．1 国外研究概况及发展趋势

1．2．2 国内研究概况及发展趋势

1．3 本论文主要工作

2 散射光偏振及误差的基本理论

2．1 散射及偏振理论基础

2．2 误差分析及消除原理

2．3 本章小结

3 点源式偏振光测试系统

3．1 测试系统硬件设计

3．2 测试系统的标定

3．3 本章小结

4 天空光偏振特性测试

4．1 天顶点处偏振特性测试

4．2 太阳子午面偏振特性测试

4．3 太阳子午面正交面偏振特性测试

4．4 波长与天气影响分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢