CN101650297B - 大气偏振模式多维检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

大气偏振模式多维检测装置及检测方法，其特征是包括一组用于大气偏振信息检测的大气偏振信息检测传感器，一光强测试模块，一多维检测平台，具有扇形传感器安装架和数据采集模块安装台，扇形传感器安装架设置为悬臂结构，固定设置在扇形传感器安装架上的各传感器包括中心传感器和各侧部传感器；一数据采集模块用于接收用户控制模块的同步信息和控制命令，实现大气偏振信息的采集与传输；用户控制模块控制带动多维检测平台的水平旋转，控制数据采集模块实现大气偏振信息检测传感器的数字采样和处理，采集光强信息，控制用户输入的监测和系统状态的液晶显示，以及与计算机的数据传输。本发明结构原理简单、检测效率高、实时性强，可以满足对于大气偏振模式检测的实际要求。

Description

大气偏振模式多维检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于智能信息获取和仿生机器人导航技术领域，特别涉及仿生机器人导航的大气偏振模式多维检测装置及基于该装置的检测方法。

背景技术

太阳光本身是一种自然光源，在传输过程中被大气中的粒子散射和反射，产生相应的偏振光。同时，地面物质的反射也会改变太阳光的偏振特性。具有不同偏振方向，不同偏振强度的太阳光，便形成了特定的大气偏振模式。大气偏振模式信息主要包括大气偏振度、偏振化方向等参数信息。大气偏振模式和地理位置、太阳位置、大气环境、天气情况，甚至和地面环境有着密切的联系，其规律非常复杂。沙蚁(Cataglyphis)依赖其复眼中特殊的偏振敏感结构来感受自然界中的偏振光，从而提供准确的罗盘方向，能够到远处大范围寻找食物并沿着几乎接近直线的路线返回它们的巢穴。这种特殊的导航方法，对研究仿生机器人导航具有深远的指导意义，具有十分重要的应用前景。要实现利用大气偏振模式完成自主导航任务，大气偏振模式信息的快速有效检测是关键。

本申请人在2008年12月31日提交的申请号为：200810246235.3、名称为“平面四通道大气偏振信息检测传感器”的发明专利申请中，提出了一种基于光电模型的大气偏振信息检测传感器，该传感器具有体积小巧、重量轻、结构设计合理、集成度高的优点，尤其适合于野外测量实验，实用性强，并且易于作为全天域大气偏振模式信息检测装置的局部天空偏振信息检测单元来使用。目前，大气偏振模式信息的检测装置及其检测方法主要针对部分天空区域，只能获得有限区域下的大气偏振模式信息，而少数能够实现全天空区域大气偏振模式信息检测的方法，均是采用二维旋转方式。本申请人在2006年5月9日提交的申请号为：200610040467.4、名称为“大气偏振模式检测装置及其检测方法”的发明专利申请中，提出了一种基于二维旋转方式的大气偏振模式检测装置，该装置中含有第一二维旋转控制平台和第二二维旋转控制平台，该第一二维旋转控制平台和第二二维旋转控制平台包括横向和纵向旋转轴，横向旋转轴完成垂直于观察点和太阳子午线构成的平面方向的扫描，纵向旋转轴完成沿太阳子午线方向的扫描。通过第一二维旋转控制平台和第二二维旋转控制平台中纵轴的旋转，完成对天空区域的分区扫描；再通过第一二维旋转控制平台和第二二维旋转控制平台中横轴的旋转，完成对每个区域的快速扫描。

由于大气偏振模式的复杂性，大气偏振模式信息的测量需要快速有效地进行。但是，在申请号为：200610040467.4的专利说明书中提到的大气偏振模式检测装置，以及现有的基于二维旋转的大气偏振模式检测装置和设备，整体结构较复杂，检测效率不高，而且每个天空区域偏振信息的采集不在同一时刻，没有充分考虑实际大气偏振模式变化的快速性，另外，现有装置中有线传输方式存在传输距离短、连接线随系统旋转产生缠绕的问题。因此，现有检测装置和检测方法的实用性不强，不利于大气偏振模式信息测量的反复进行，采集的数据的可靠性与有效性不高，不能满足偏振导航中对大气偏振模式信息检测的实际要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种结构原理简单、检测效率高、实时性强、一维旋转方式且采用无线通信的大气偏振模式多维检测装置及检测方法，以满足对于大气偏振模式检测的实际要求。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明大气偏振模式多维检测装置的结构特点是所述装置的结构设置包括：

一组用于大气偏振信息检测的大气偏振信息检测传感器；

一具有光强检测装置、用于光强信号检测的光强测试模块；

一多维检测平台，具有扇形传感器安装架、柱形连杆、底座和数据采集模块安装台，所述扇形传感器安装架设置为悬臂结构，悬臂的一端水平固定在柱形连杆的顶部，悬臂在水平方向上伸展，伸展的悬臂按整体呈扇形每间隔相同的中心角Φ折弯呈各折面，固定设置在扇形传感器安装架上的各传感器包括处在柱形连杆顶部中心位置上的中心传感器和处在扇形传感器安装架各折面上沿同一轴线排布的各侧部传感器；

一数据采集模块，用于接收用户控制模块的同步信息和控制命令，实现大气偏振信息的采集与传输；

一用户控制模块，控制水平旋转台带动多维检测平台的水平旋转；控制所述数据采集模块实现大气偏振信息检测传感器的数字采样和处理，同时采集由光强测试模块记录的光强信息；控制用户输入的监测和系统状态的液晶显示，以及与计算机的数据传输。

本发明大气偏振模式多维检测装置的结构特点也在于：

所述大气偏振信息检测传感器、多维检测平台和水平旋转台均为黑色磨沙表面。

所述各大气偏振信息检测传感器均设置为分别具有两组偏振信息检测单元，在所述两组偏振信息检测单元中分别设置偏振片，所述两组偏振信息检测单元中分别设置的偏振片相互之间的起始偏振化方向具有固定角度差φ_n，0°＜φ_n＜90°，在所述大气偏振信息检测传感器的受光面上设置具有设定响应波长的干涉滤光片。

设置所述各大气偏振信息检测传感器对天空的感光视角α在0°＜α≤15°的范围可调，设置所述扇形传感器安装架上所间隔的中心角Φ与感光视角α为Φ≤α，由所述中心传感器和各侧部传感器获得检测区域中的大气偏振信息的无缝采集。

所述用户控制模块包括有MCU单片机B、步进电机驱动器、无线通信模块B、人机交互模块和电源模块B；以所述MCU单片机B作为用户控制模块的控制中心；所述步进电机驱动器用于驱动步进电机带动水平旋转台的旋转；所述无线通信模块B用于保持与数据采集模块以及与计算机之间的无线通信；所述人机交互模块用于用户输入命令和系统状态的液晶显示；所述电源模块B提供用户控制模块的电源管理与分配；

所述数据采集模块包括有MCU单片机A、数据采样模块、数据存储模块、数字罗盘、实时时钟、无线通信模块A、USB接口和电源模块A；以所述MCU单片机A作为数据采集模块的控制中心；所述数据采样模块用于对模拟信号进行数字采样；所述数据存储模块，用于存储检测状态记录和采样得到的大气偏振信息检测数据；所述数字罗盘用于提供多维检测平台的起始方位角；所述实时时钟用于提供系统时间；所述无线通信模块A用于保持与用户控制模块以及与计算机之间的无线通信；所述USB接口用于与计算机进行有线通信；所述电源模块A由双路供电的电源电路组成，用于提供数据采集模块的电源管理与分配。

本发明大气偏振模式多维检测装置的检测方法的特点是以所述多维检测平台进行水平旋转，采集水平旋转过程中以扫描的方式获得的各区域偏振信息，并传输至计算机进行整个天空区域的大气偏振模式分析。

本发明大气偏振模式多维检测装置的检测方法的特点也在于：

数据采集模块在与用户控制模块取得同步后，设定信号采样频率，控制数据采样模块对各路大气偏振信息检测传感器输出的模拟信号进行等间隔的数字采样。

设置所述大气偏振信息检测传感器中两组偏振信息检测单元的偏振片起始偏振化方向的角度差φ_n为60°，由所述大气偏振信息检测传感器完成空间偏振信息的检测与转换，由数据采集模块采集并按照点偏振信息获取数据处理方法的公式进行计算，得到相应区域的偏振信息，对所述点偏振信息获取数据依以下式(1)进行处理：

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{2}\arctan \left(\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)+2{\stackrel{\‾}{P}}_2\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{3}{2}}{\sqrt{3}({\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{1}{2})}\right)$ $d=\sqrt{\frac{4}{3}{(2{\stackrel{\‾}{P}}_2\left(\mathrm{\φ}\right)+{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{3}{2})}^2+{(1-2{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right))}^2}---\left(1\right)$

其中，φ为偏振化方向角或太阳方位角、d为偏振度、P₁(φ)和P₂(φ)是所述大气偏振信息检测传感器(1)中两组偏振信息检测单元同步输出信号的采样数据，P₁(φ)和P₂(φ)由P₁(φ)和P₂(φ)利用S型函数 $\stackrel{\‾}{P}\left(\mathrm{\φ}\right)=\frac{1}{{10}^{P\left(\mathrm{\φ}\right)}+1}$ 进行去对数处理后得到。

本发明大气偏振模式多维检测装置及检测方法是基于一维旋转方式，采用模块化设计，将大气偏振信息检测传感器、光强测试模块、多维检测平台、水平旋转台、用户控制模块和数据采集模块整合于一体。首先用户控制模块按照用户设定的模式驱动水平旋转台中的步进电机运动，通过水平旋转台带动多维检测平台水平旋转，实现大气偏振信息检测传感器对全天空区域的扫描；在检测装置对天空旋转扫描的过程中，数据采集模块中的数据采样模块对各路大气偏振信息检测传感器输出的电压信号进行等间隔的数字采样，并采集由光强测试模块记录的检测环境的光强信息；检测数据经过处理后最终通过数据采集模块中的无线通信模块A传输至计算机，完成大气偏振模式信息检测数据的分析；整个过程中用户控制模块协调系统各部分之间的同步。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用一维旋转方式、结构误差小、检测效率高

本发明采用的多维检测平台设计，使安装其上的大气偏振信息检测传感器以相同的中心角呈扇形排列，多维检测平台的一维旋转实现了大气偏振信息检测传感器对全天空区域的扫描。由于大气偏振模式是随时间变化的，相比于现有的基于二维旋转的检测装置及其检测方法，本发明减小了检测装置的结构复杂度和装配误差，大大减少了检测所需的时间，提高了各部分天空区域大气偏振信息检测的同步性，提高了检测效率，使检测结果更加真实可靠。

2、本发明检测起始方位灵活、抗干扰能力强、可靠性高

本发明中数据采集模块通过数字罗盘，实时获得多维检测平台的方位角，使多维检测平台在任意位置都可以开始检测实验，提高了检测系统的灵活性。此外，本发明在大气偏振信息检测传感器的受光面上设置具有设定响应波长的干涉滤光片，将其他不同波段的光信号滤除，使传感器检测大气偏振信息的效果最佳。大气偏振信息检测传感器、多维检测平台和水平旋转台均以黑色磨砂为表面，用以降低周围光线的干扰，提高大气偏振信息检测结果的可靠性。

3、本发明多重电源保护、无线通信、实用性强

本发明中数据采集模块采用双路供电电源的电路设计，两路电源互为备份，在其中一路意外掉电情况下，立刻启动备份电源，使得检测数据不丢失。数据采集模块与用户控制模块之间及与上位机之间的数据交换采用超小型、低功耗、无线收发一体的无线通信模块，解决了现有检测装置中有线传输方式的连接线随系统旋转而产生缠绕的问题。尤其适合于野外测量实验，实用性强。

附图说明

图1为本发明的装置示意图；

图2为本发明的装置组成框图；

图3为本发明的多维检测平台示意图；

图4为本发明的用户控制模块框图；

图5为本发明的数据采集模块框图；

图6为本发明的系统工作流程图；

图7是偏振化方向的部分检测结果；

图8是偏振度的部分检测结果。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

参见图1和图2，分别是大气偏振模式多维检测装置示意图和装置组成框图，由图可知包括大气偏振信息检测传感器1、光强测试模块2、多维检测平台3、水平旋转台4、用户控制模块5、数据采集模块6。大气偏振信息检测传感器1、多维检测平台3和水平旋转台4均为黑色磨沙表面，以降低周围光线的干扰，提高大气偏振信息检测结果的可靠性、准确性。

大气偏振信息检测传感器1具有两组偏振信息检测单元，两组偏振信息检测单元中设置的偏振片起始偏振化方向具有固定角度差60°，且在传感器的受光面上安装紫外干涉滤光片，只允许大气偏振光信息中的紫外波段光进入偏振光传输通道，以增强传感器信号的稳定性与抗干扰能力；大气偏振信息检测传感器1对天空的感光视角α设置为15°，对应15°锥范围的天空区域的大气偏振信息。

光强测试模块2是环境光强度感应和记录中心，具有光强检测装置，实时记录检测环境光强，用于检测数据的比较和分析。

图3所示为多维检测平台3，多维检测平台3是装置的主体支架结构，具有扇形传感器安装架301、柱形连杆302、底座303和数据采集模块安装台304，扇形传感器安装架301设置为悬臂结构，悬臂的一端水平固定在柱形连杆302的顶部，悬臂在水平方向上伸展，伸展的悬臂按整体呈扇形每间隔15°折弯，固定设置在扇形传感器安装架上的各传感器包括处在柱形连杆顶部中心位置上的中心传感器和处在扇形传感器安装架各折面上沿同一轴线分布的四路侧部传感器，用以获得60°检测区域中的大气偏振信息的无缝采集。多维检测平台3中扇形传感器安装架301采用5毫米优质钢板，柱形连杆302选用直径为5厘米的钢管，底座303选用10厘米厚的铸铁，用以保证装置坚固平稳的同时最大限度的降低自身重量，提高检测装置的可靠性。

水平旋转台4从多维检测平台3中底座303下方中心嵌入其中，内部通过精密齿轮相连，包括高精度步进电机、齿轮传动旋转装置；所述步进电机与齿轮传动旋转装置紧密衔接，将步进电机垂直方向的旋转转换为柱形连杆302水平方向的旋转，进而带动扇形传感器安装架301水平旋转；齿轮传动旋转装置周围均匀设置0°到360°的精准刻度，允许直接读出扇形传感器安装架301所转过的实际角度，用以与检测结果直接进行对比。

图4所示是用户控制模块框图。用户控制模块5包括MCU单片机B、步进电机驱动器、无线通信模块B、人机交互模块和电源模块B；其中，MCU单片机B是用户控制模块5的控制中心；步进电机驱动器用于驱动步进电机带动水平旋转台4的旋转；无线通信模块B具有超小型、低功耗、无线收发一体的特点，用于保持与数据采集模块6以及计算机之间的无线通信；人机交互模块用于用户输入命令和系统状态的液晶显示；电源模块B提供用户控制模块5的电源管理与分配；

图5所示为数据采集模块框图。数据采集模块6包括MCU单片机A、数据采样模块、数据存储模块、数字罗盘、实时时钟、无线通信模块A、USB接口和电源模块A；其中，MCU单片机A是数据采集模块6的控制中心；数据采样模块用于对模拟信号进行数字采样；数据存储模块，用于存储检测状态记录和采样得到的大气偏振信息检测数据；数字罗盘用于提供多维检测平台3的起始方位角，使多维检测平台3在任意位置都可以开始检测实验，提高了检测系统的灵活性，简化了检测程序，使检测实验更加方便；实时时钟用于提供系统时间；无线通信模块A采用与无线通信模块B同样的装置，用于保持与用户控制模块5以及与计算机之间的无线通信；USB接口用于与计算机进行有线通信；电源模块A由双路供电的电源电路组成，两路电源互为备份，在其中一路意外掉电情况下，单片机系统立刻启动备份电源，使得检测数据不丢失。

大气偏振模式多维检测装置的检测方法，以多维检测平台3进行水平旋转，采集水平旋转过程中以扫描的方式获得的各区域偏振信息，并传输至计算机进行整个天空区域的大气偏振模式分析。

参见图6，是系统工作流程图，首先启动系统，对整个系统进行相应的初始化，并监测键盘，等待用户输入；用户根据具体检测任务，选择检测模式，设定检测时间和步进电机的运动参数；接着用户控制模块5通过无线通信模块B唤醒数据采集模块6，建立通信链路，并获取同步信息，若不成功，则反复进行，直到取得正确的同步信息。

同步后，数据采集模块6获取检测模式，将扇形传感器安装架301的起始方位、环境光强、信号采样速率等信息，按照规定格式存入数据存储模块，作为本次检测任务的状态记录，并向用户控制模块5报告准备完毕。

接着，用户控制模块5启动全天空区域的大气偏振模式信息的检测，由于扇形传感器安装架301每间隔15°中心角安装一路大气偏振信息检测传感器，每路传感器负责检测其对应的15°天空区域的大气偏振模式信息，因此，五路传感器使天顶和60°天空区域的大气偏振模式信息可以得到有效的检测。

在多维检测平台3按照设定的运动模式水平旋转的过程中，大气偏振信息检测传感器1完成空间偏振信息检测与转换。数据采集模块6控制数据采样模块对5路大气偏振模式信息检测传感器的10路大气偏振信息的模拟信号进行采样、存储和处理，得到相应区域的偏振信息，通过无线通信模块A传输给计算机。

待本次检测任务结束，数据采集模块6进入节电模式，等待下一次检测任务的唤醒。

大气偏振信息检测传感器1完成空间偏振信息的检测与转换，由数据采集模块6采集并按照点偏振信息获取数据处理方法的公式进行计算，得到相应区域的偏振信息，偏振信息获取数据处理方法的公式是：

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{2}\arctan \left(\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)+2{\stackrel{\‾}{P}}_2\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{3}{2}}{\sqrt{3}({\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{1}{2})}\right)$ $d=\sqrt{\frac{4}{3}{(2{\stackrel{\‾}{P}}_2\left(\mathrm{\φ}\right)+{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{3}{2})}^2+{(1-2{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right))}^2}$

其中，φ为偏振化方向角或太阳方位角、d为偏振度、P₁(φ)和P₂(φ)是大气偏振信息检测传感器(1)中两组偏振信息检测单元同步输出信号的采样数据，P₁(φ)和P₂(φ)由P₁(φ)和P₂(φ)利用S型函数 $\stackrel{\‾}{P}\left(\mathrm{\φ}\right)=\frac{1}{{10}^{P\left(\mathrm{\φ}\right)}+1}$ 进行去对数处理后得到。

参见图7和图8，大气偏振模式中包含偏振化方向和偏振度两个最重要的参数信息，而且大气偏振模式信息受时间、天气、云层甚至地理位置等因素的影响，因而，要在尽量短的时间内检测全天空区域的大气偏振模式信息。在测试过程中，地点选择在合肥工业大学运动场，经度为117.28，纬度为31.88；时间选择为2009年6月24日17点28分；天气情况为晴朗并有少量云。检测结果分别对应多维检测装置中垂直方向上互成15°间隔的5路大气偏振模式信息检测传感器的检测结果。理论上偏振度曲线是按照太阳子午线对称分布的，远太阳位置的天空偏振度大，近太阳位置的偏振度小，多维检测平台旋转一周，偏振度应该呈现两种趋势：第一，同一高度角下旋转一周测量偏振度呈现两强两弱趋势；第二，对于傍晚日暮时分，测量传感器高度角越贴近地平线，偏振度越大。图中五路传感器输出(图8中a2，b2，c2，d2，e2)正好都符合这两种趋势，可见大气偏振模式多维检测装置能有效的完成全天域的大气偏振模式信息的实时检测。

另外，检测结果(图7中a1，b1，c1，d1，e1)显示，虽然不同天空区域对应的偏振化方向信息的起始值不同，但是变化趋势基本相同，所能提供的导航方向误差均不大于0.5°，偏振化方向受天空区域、云层等影响因素影响较小，完全可以为自主导航机器人提供可靠的罗盘信息。但是，不同天空区域所对应的偏振度，变化规律并总趋于雷同，受天空区域、云层等影响因素影响较大，不满足理论分布模式，不能直接应用于导航，但可以作为门限判断函数，为偏振化方向信息的可信度做出有效判断。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的大气偏振模式多维检测装置及检测方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.大气偏振模式多维检测装置，其特征是所述装置的结构设置包括：

一组用于大气偏振信息检测的大气偏振信息检测传感器(1)；

一具有光强检测装置、用于光强信号检测的光强测试模块(2)；

一多维检测平台(3)，具有扇形传感器安装架(301)、柱形连杆(302)、底座(303)和数据采集模块安装台(304)，所述扇形传感器安装架(301)设置为悬臂结构，悬臂的一端水平固定在柱形连杆(302)的顶部，悬臂在水平方向上伸展，伸展的悬臂按整体呈扇形每间隔相同的中心角

折弯呈各折面，固定设置在扇形传感器安装架上的一组大气偏振信息检测传感器(1)包括处在柱形连杆顶部中心位置上的中心传感器和处在扇形传感器安装架各折面上沿同一轴线排布的各侧部传感器；

一数据采集模块(6)，用于接收用户控制模块(5)的同步信息和控制命令，实现大气偏振信息的采集与传输；

一用户控制模块(5)，控制水平旋转台(4)带动多维检测平台(3)的水平旋转；控制所述数据采集模块(6)实现大气偏振信息检测传感器(1)的数字采样和处理，同时数据采集模块(6)采集由光强测试模块(2)记录的光强信息；控制用户输入的监测和系统状态的液晶显示，以及与计算机的数据传输。

2.根据权利要求1所述的大气偏振模式多维检测装置，其特征是所述大气偏振信息检测传感器(1)、多维检测平台(3)和水平旋转台(4)均为黑色磨砂表面。

3.根据权利要求1所述的大气偏振模式多维检测装置，其特征是所述各大气偏振信息检测传感器(1)均设置为分别具有两组偏振信息检测单元，在所述两组偏振信息检测单元中分别设置偏振片，所述两组偏振信息检测单元中分别设置的偏振片相互之间的起始偏振化方向具有固定角度差φ_n，0°＜φ_n＜90°，在所述大气偏振信息检测传感器(1)的受光面上设置具有设定响应波长的干涉滤光片。

4.根据权利要求1所述的大气偏振模式多维检测装置，其特征是设置所述各大气偏振信息检测传感器(1)对天空的感光视角α在0°＜α≤15°的范围可调，设置所述扇形传感器安装架(301)上所间隔的中心角

与感光视角α为

由所述中心传感器和各侧部传感器获得检测区域中的大气偏振信息的无缝采集。

5.根据权利要求1所述的大气偏振模式多维检测装置，其特征是：

所述用户控制模块(5)包括有MCU单片机B、步进电机驱动器、无线通信模块B、人机交互模块和电源模块B；以所述MCU单片机B作为用户控制模块(5)的控制中心；所述步进电机驱动器用于驱动步进电机带动水平旋转台(4)的旋转；所述无线通信模块B用于保持与数据采集模块(6)以及与计算机之间的无线通信；所述人机交互模块用于用户输入命令和系统状态的液晶显示；所述电源模块B提供用户控制模块(5)的电源管理与分配；

所述数据采集模块(6)包括有MCU单片机A、数据采样模块、数据存储模块、数字罗盘、实时时钟、无线通信模块A、USB接口和电源模块A；以所述MCU单片机A作为数据采集模块(6)的控制中心；所述数据采样模块用于对模拟信号进行数字采样；所述数据存储模块，用于存储检测状态记录和采样得到的大气偏振信息检测数据；所述数字罗盘用于提供多维检测平台(3)的起始方位角；所述实时时钟用于提供系统时间；所述无线通信模块A用于保持与用户控制模块(5)以及与计算机之间的无线通信；所述USB接口用于与计算机进行有线通信；所述电源模块A由双路供电的电源电路组成，用于提供数据采集模块(6)的电源管理与分配。

6.一种权利要求3所述的大气偏振模式多维检测装置的检测方法，其特征是以所述多维检测平台(3)进行水平旋转，采集水平旋转过程中以扫描的方式获得的各区域偏振信息，并传输至计算机进行整个天空区域的大气偏振模式分析。

7.根据权利要求6所述的大气偏振模式多维检测装置的检测方法，其特征是数据采集模块(6)在与用户控制模块(5)取得同步后，设定信号采样频率，控制数据采样模块对各路大气偏振信息检测传感器(1)输出的模拟信号进行等间隔的数字采样。

8.根据权利要求6或7所述的大气偏振模式多维检测装置的检测方法，其特征是设置所述大气偏振信息检测传感器(1)中两组偏振信息检测单元的偏振片起始偏振化方向的角度差φ_n为60°，由所述大气偏振信息检测传感器(1)完成空间偏振信息的检测与转换，由数据采集模块(6)采集并按照点偏振信息获取数据处理方法的公式进行计算，得到相应区域的偏振信息，对所述点偏振信息获取数据依以下式(1)进行处理：

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{2}\arctan \left(\frac{{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)+{\stackrel{\‾}{P}}_2\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{3}{2}}{\sqrt{3}({\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{1}{2})}\right)$ $d=\sqrt{\frac{4}{3}{(2{\stackrel{\‾}{P}}_2\left(\mathrm{\φ}\right)+{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right)-\frac{3}{2})}^2+{(1-2{\stackrel{\‾}{P}}_1\left(\mathrm{\φ}\right))}^2}---\left(1\right)$

其中，φ为偏振化方向角或太阳方位角、d为偏振度、P₁(φ)和P₂(φ)是所述大气偏振信息检测传感器(1)中两组偏振信息检测单元同步输出信号的采样数据，和是利用S型函数

对P₁(φ)和P₂(φ)进行去对数处理后得到。

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