具有自适应发射方向和/或位置原子干涉仪

申请号 CN201310122426.X 申请日 2013-02-15 公开(公告)号 CN103323620A 公开(公告)日 2013-09-25
申请人 霍尼韦尔国际公司; 发明人 R·坎普顿; K·萨利特;
摘要 本文所述的 实施例 提供了一种在 原子 干涉仪中发射原子的方法。所述方法包括确定原子上的总有效 加速 力 的方向,基于总有效加速力的方向控制用于在原子干涉仪中进行测量的原子的发射方向,并且从原子中获得测量值。
权利要求

1.一种在原子干涉仪中发射原子的方法,该方法包括:
确定在原子上的总有效加速的方向;
基于总有效加速力的方向控制用于在原子干涉仪中进行测量的原子的发射方向,其中总有效加速力包括重力和在原子上的任何其它加速力;以及从原子中获得测量值。
2.根据权利要求1中的方法,其中控制原子的发射方向包括设置发射方向基本垂直于总有效加速力的方向。
3.一种在原子干涉仪中发射原子的方法,该方法包括:
在发射后确定用于原子干涉仪中进行测量的原子的预测轨迹;
基于预测轨迹控制喇曼激光束空间内的原子的发射位置,其中控制原子的发射位置包括设置发射位置更靠近喇曼激光束空间的边缘,喇曼激光束空间的边缘基本相反于原子的预测轨迹的方向,其中原子的预测轨迹的方向是基于原子上的总有效加速力的方向和原子的发射方向,其中总有效加速力包括包括重力和原子上的其它任何加速力;以及从原子中获得测量值。

说明书全文

具有自适应发射方向和/或位置原子干涉仪

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年2月17日提交的美国临时申请号No.61/600,274的权益,通过参考将其全部并入本文。

背景技术

[0003] 原子干涉仪可用作包括加速度计和陀螺仪两者的高精度惯性传感器基础。当原子从俘获场释放且允许在自由空间演变时可获得高的稳定性,在自由空间中它们间隔地被激光操作和探测。原子的释放本文也称为原子的发射或降落。发明内容
[0004] 本文描述的实施例提供了一种在原子干涉仪中发射原子的方法。该方法包括确定在原子上的总有效加速度的方向,基于总有效加速度力的方向控制用于在原子干涉仪中进行测量的原子的发射方向,并且从原子中获取测量值。
[0005] 本文描述的其他实施例提供了其他在原子干涉仪中的发射原子的方法。该方法包括确定发射后用于在原子干涉仪中进行测量的原子的预测轨迹,基于该预测的轨迹控制喇曼激光束空间内的原子的发射位置,以及从原子中获取测量值。附图说明
[0006] 应该理解附图仅仅描绘了示例性实施例并且因此不被考虑为范围的限制,该示例性实施例将通过使用附图利用附加的特征和细节来描述,其中:
[0007] 图1为示出微型原子干涉仪的操作实例的示图。
[0008] 图2为在重力场中静止的原子干涉仪中的原子发射实例的示图。
[0009] 图3为在加速下且在重力场中的原子干涉仪中的原子发射实例的示图。
[0010] 图4为以基本上垂直于原子上的总有效加速力的方向发射原子的实例的示图。
[0011] 图5为包括具有自适应控制的原子发射方向的原子干涉仪的实例系统的方框图
[0012] 图6为包括原子干涉陀螺仪的实例系统的方框图,该陀螺仪是包括非原子型陀螺仪的补充惯性测量单元的一部分。
[0013] 图7为包括原子干涉仪的实例系统的方框图,该原子干涉仪是包括非原子型加速计的补充惯性测量单元的一部分,其中基于来自补充惯性测量单元的输出测量值来控制原子干涉仪中的原子的发射方向。
[0014] 图8为原子发射实例的示意图,其中自适应地控制在发射时在喇曼激光束空间中原子的位置。
[0015] 图9为显示另一个原子发射实例的示意图,其中自适应地控制在发射时在喇曼激光束空间中原子的位置。
[0016] 根据惯例,没有按规定比例画出各个描述的特征,但是画出各个描述的特征来强调与示例性实施例相关的特定特征。

具体实施方式

[0017] 图1是微型原子干涉仪的操作实例的示意图。在该原子干涉仪的操作中,通过激光冷却技术来准备原子101,该技术减少在弥漫着原子101的气体中的每个原子质心的速度。结果是小的冷却原子101处于一组重叠激光束的中心。激光冷却技术可以包括磁光阱和光学粘胶两者。
[0018] 一旦已经冷却原子101,可以从空间102内的位置发射原子101,当激活时喇曼激光束104传播通过空间102。在发射阶段,在不需要改变各个原子在云中的相对速度的情况下,使整个原子云的质心加速是可能的。在示例中,单个喇曼激光束104执行原子101的所有询问并产生三次脉冲。在发射后,喇曼激光束104第一次产生脉冲以把动量给予在原子101中的每个原子的一半。发射后,允许经过了第一时间段(tau)。该第一时间段(tau)可选择为使得原子101在两倍该第一时间段后仍然位于空间102内。在第一时间段(tau)的末端,该喇曼激光束104再次激发脉冲(第二脉冲)以颠倒每个原子101的动量。在该第二脉冲后,允许经过等于第一时间段的第二时间段(tau)。在该第二时间段的末端,喇曼激光束104第三次激发脉冲以重组该原子101。可读出重组原子101的阶段从而获取当分裂时影响原子101的任意惯性效应(例如旋转、加速)的读数。
[0019] 当传感器在重力或其他加速下时,原子101将相对于原子干涉仪的壁行进,限制了可用于询问的时间。此外,该关于壁的行进将引入偏移和标度因数误差,因为将不能很好地保持原子101相对于激光的对准。尤其是,可用于询问的时间基于原子101在喇曼激光束104的空间102内的时间而受到限制。在多个例子中,喇曼激光束104的空间102在直径上只有几毫米,这将询问时间限制为数十毫秒。
[0020] 在示例中,原子101的发射方向基于原子干涉仪上的总有效加速力的方向来控制。特别是,原子101的发射方向能够基于给定时刻在原子干涉仪上的总有效加速力的方向而自适应地选择。
[0021] 例如,原子101的发射方向能自适应地选择为基本上与在原子干涉仪中的原子101上的总有效加速力的当前方向相反。设置原子101的发射方向为基本上与总有效加速力的当前方向相反有助于延长询问的时间段。用于原子101询问的更长的时间段是可能是期望的,因为更长的时间段能导致原子干涉仪更大的灵敏度。沿着与原子101上的总有效加速力的方向基本相反的方向发射原子101引起总有效加速力减慢原子101,并且因此,延长了在原子101在喇曼激光束104的空间102中的时间量。
[0022] 在另一个例子中,原子101的发射方向能自适应地选择为与原子101上的总有效加速力大体垂直。将原子101的发射方向设置为与总有效加速力的当前方向大体垂直能有助于增加原子干涉仪的灵敏度。这是因为如果原子101垂直于总有效加速力被发射,加速力将在原子101上具有最大的横向影响。
[0023] 某些传统的原子干涉仪配置为以与重力大致相反的方向发射。然而,这种传统的原子干涉仪是固定装置,其中影响干涉仪的重力方向是预先已知的。照此,这些传统的原子干涉仪可配置为以特定方式放置且以与重力大致相反的方向发射。
[0024] 相反,本文描述的主题和权利要求使得能够在特定时刻基于原子干涉仪上的总有效加速力自适应地控制原子101的发射方向。这对于影响原子干涉仪的重力的方向是预先未知的情形是有利的,例如当原子干涉仪可在各种方向之一。这对于原子干涉仪除了或除重力外在加速下的情形也是有利的,例如当原子干涉仪位于航空器上。这对于期望非常高精度的测量值的情形也是有利的,使得可将精确的重力局部方向考虑进来。
[0025] 图2为显示在原子干涉仪中的原子101的发射的示图。图2示出了原子干涉仪静止地处于重力场中的情形。如所示的,在原子101上的总有效加速力Feff的方向,与重力mg的方向对准,因为原子干涉仪是静止的。如所示的,原子101以基本与总有效加速力的方向相反的方向发射。在本例中,重力仅是加速力(即原子钟干涉仪不在加速下),并且发射方向因此基本与重力方向相反。在发射后,重力使原子101减慢,从而延长原子101在喇曼激光束104的空间102内的时间。
[0026] 图3为显示在加速下且位于重力场内的原子干涉仪中的原子101的发射的示例的示图。如所示的,原子101承受重力(质量x重力,mg),以及来自加速的力(质量x加速度,ma)。本文显示和描述的加速力ma是关于原子干涉仪的体部的在原子101上的有效力。换句话说,为了实现在原子101上的有效加速力ma,原子干涉仪的体部以等于a的量且沿着与图3所示的矢量ma相反的方向加速。
[0027] 在原子101上的总有效加速力Feff等于重力mg加上来自加速的力ma。由此,总有效加速力Feff的方向基于重力mg的方向和原子101上的加速力ma的方向。如所示的,原子101以与总有效加速力相反的方向发射。总有效加速力Feff使原子101减慢,从而延长原子101位于喇曼激光束104的空间102内的时间。
[0028] 图4为原子101发射的实例的示图,其中原子以基本垂直于原子101上的总有效加速力的方向发射。如所示的,原子101承受重力(质量x重力,mg),和来自加速的力(质量x加速度,ma)。该总有效加速力Feff等于重力mg加上来自加速的力ma。在该例子中,原子101的发射方向大体垂直于总有效加速力的方向。
[0029] 图5为包括具有原子101的自适应控制发射方向的原子干涉仪502的示例系统500的框图。在该例子中,该系统500包括非原子型加速度计504,其承受与原子干涉仪502相同的输入运动以确定原子101上的总有效加速力的方向。可以从非原子型加速度计504获取读数并且将读数提供到控制电子设备506。
[0030] 该控制电子设备506可以基于从非原子型加速度计504的读数确定的总有效加速力来控制原子101的发射方向。例如,原子101的发射方向可以被设置为与如上面讨论的非原子型加速度计504感测的加速力的方向相反或垂直。由于非原子型加速度计504可以具有比原子干涉仪502更高的带宽,因此基于来自非原子型加速度计504的读数确定方向可以够快速估计总有效加速力中的变化。来自原子干涉仪502的读数可以发送到测量单元508用于根据其确定输出测量值(例如加速或旋转)。原子干涉仪502可以配置为获取对应于加速(作为加速度计)或旋转(作为陀螺仪)的读数。该非原子型加速度计504可以包括微机电系统(MEMS)振动结构加速度计(例如,基于检测质量的加速度计)或其他非原子型加速度计。尽管显示了单个原子干涉仪502和单个非原子型加速度计504,应该理解的是,给定的系统可以包括以与本文所描述的相同操作方式进行操作的多个原子干涉仪502和/或多个非原子型加速度计504。在某些例子中,控制电子设备506和测量单元508或其部分可以以相同硬件和/或软件实现。
[0031] 图6为包括原子干涉仪陀螺仪602的示例系统600的框图,该原子干涉仪陀螺仪602是补充惯性测量单元的一部分。示例补充惯性测量单元在名称为“闭环原子惯性传感器”的美国专利申请代理号H0034858中描述。补充惯性测量单元包括一起承受相同输入运动的原子干涉仪602和非原子型惯性传感器603。该补充惯性测量单元还包括适当的测量单元608以基于来自原子干涉仪602和非原子型惯性传感器603两者的读数来计算输出测量值。该补充惯性测量单元可包括多个原子干涉仪陀螺仪和加速度计,以及多个非原子型陀螺仪和加速度计。为了简化,图6示出了配置为获取对应于陀螺仪的旋转的读数的单个原子干涉仪602,和作为补充惯性测量单元的一部分并且也是陀螺仪的非原子型惯性传感器603。其他陀螺仪和加速度计也可被包括在补充惯性测量单元中。该非原子型惯性传感器可以包括MEMS振动结构惯性传感器(例如音叉,压电或酒杯陀螺仪、或基于检测质量的加速度计),光学惯性传感器(例如,环式激光陀螺仪,谐振光纤陀螺仪(RFOG),干涉光纤陀螺仪(IFOG)),或其他非原子型惯性传感器。
[0032] 补充惯性测量单元可用于以高的稳定性平衡动态范围。这是因为非原子型惯性传感器603可以提供具有几百赫兹带宽的持续输出。然而,用于原子干涉仪602的测量周期使用准备好的、发射的、操作的和最后探测的原子101的样本;周期可以持续数十毫秒以上。这样的原子干涉仪602的灵敏度可基于在发射和最终的读出探测之间的时间而确定。通过将非原子型惯性传感器603与原子干涉仪602集成在补充惯性测量单元中,低稳定性的、高带宽非原子型惯性传感器603可以通过高稳定性的、低带宽原子干涉仪602来周期性稳定。此外,原子干涉仪602可以进一步通过以本文描述的任何方式用控制电子设备606控制原子101的发射方向进一步稳定,例如基于来自与原子干涉仪602承受相同输入运动的、但不是补充惯性测量单元的一部分的非原子型加速度计604的读数。在某些例子中,控制电子设备606和测量单元608或其部分可以以相同硬件和/或软件实现。
[0033] 图7是包括作为补充惯性测量一部分的原子干涉仪加速度计702的示例系统700的框图,其中在原子干涉仪702中的原子101的发射方向基于来自补充惯性测量单元的输出测量值而被控制。作为补充惯性测量单元,原子干涉仪702和非原子型加速度计704承受相同的输入运动。尽管仅仅显示了单个原子干涉仪702和单个非原子型加速度计704,然而补充惯性传感器还可包括多个原子干涉仪陀螺仪和加速度计,以及多个非原子型陀螺仪和加速度计。非原子型加速度计704可包括MEMS振动结构加速度计(例如基于检测质量的加速度计)或其他非原子型加速度计。
[0034] 在该例子中,来自非原子型加速度计704的一个或多个当前读数可以与一个或多个来自原子干涉仪702(以及补充惯性测量单元的其他传感器)的之前读数通过测量单元706组合以确定总有效加速力的方向。读数的这种组合可基于原子干涉仪702的一个或多个之前读数以如上面关于图6描述的补充惯性测量单元的方式针对非原子型加速度计704的标度因子和偏移来进行调整。即,由非原子型惯性传感器第一次取得的读数可以与由原子干涉仪在第一次之前的某次或某几次取得的读数(例如,最近读数)组合以确定总有效加速力的方向。来自测量单元706的输出测量值可发送到控制电子设备708以基于其来控制原子101的发射方向。在一个例子中,原子101的发射方向可设置为与从该补充惯性测量单元估计的最近加速力的方向相反或垂直。在某些例子中,该控制电子设备708和测量单元706或其部分可以以相同硬件和/或软件实现。
[0035] 在又另一个例子中,总有效加速力的方向可根据原子干涉仪的之前读数确定而无需使用来自非原子型加速度计的读数。该例子可在当原子干涉仪不是补充惯性测量单元的一部分时使用。例如,来自原子干涉仪的最近读数可用作当前总有效加速力。因此,原子101的发射方向可设置为与来自原子干涉仪的最近读数的方向相反或垂直。
[0036] 在操作中,可以确定总有效加速力并且可由控制电子设备(506,606,708)自适应地控制原子干涉仪(502,602,702)中的原子101的发射。例如,总有效加速力的第一方向的第一确定可在第一次做出。这样的第一确定可如上面讨论的基于来自非原子型惯性传感器的读数和/或基于来自原子干涉仪的读数来做出。
[0037] 基于总有效加速力的第一方向的第一确定,原子干涉仪可以与总有效加速力的第一方向相反或垂直的方向执行原子101的第一发射。在第二次,原子干涉仪可做出总有效加速力的第二方向的第二确定。这样的第二确定可以如上面讨论的基于来自非原子型惯性传感器的读数和/或基于来自原子干涉仪的读数而做出。
[0038] 基于总有效加速力的第二方向的该第二确定,原子干涉仪可以以与总有效加速力的第二方向相反或垂直的方向执行原子101的第二发射。由于原子干涉仪上的加速力可以随时间而变化,因此总有效加速力的第二方向可与总有效加速力的第一方向不同。因此,原子干涉仪可以通过调节原子101的发射方向而自适应在总有效加速力的方向上改变。因此,原子干涉仪可以增加原子101处于空间102内的时间的长度,即使总有效加速力的方向可能改变。在一个例子中,原子干涉仪可以基于总有效加速力的当前方向为每次发射调节原子101的发射方向。
[0039] 原子101的发射方向可以在发射期间由一组绕着原子101的光学粘胶激光202控制。该光学粘胶激光202可以策略地围绕原子101定位,使得不同光学粘胶激光可以从不同方向入射在原子101上。通过基于光学粘胶激光202入射在原子101上的方向调节来自不同光学粘胶激光202的光场,能够控制原子101的发射方向。在一个例子中,这些光学粘胶激光202可以是用于在发射之前冷却原子101的相同激光。该光学粘胶激光202可包括能被调谐使得光束在波长上略微不同的成对反向传输光束。波长上的该不同能传输动量到原子101上,导致了沿着反向传输光束的方向的非零速度。这样,光学粘胶激光202能用于沿着基于总有效加速力方向的方向发射原子101。在一个例子中,具有三对反向传输光束(总共六个)围绕原子101,使得每一对光学粘胶激光202包括指向相反方向的两个激光,其中每对光学粘胶激光202在原子101周围的三轴之一上定向。因此,具有指向三轴的6个垂直方向中的每一个方向的激光。每对光束可以取决于该对光束的频率差来给予在原子101上的加速分量。三对的组合使得能在任意方向给予力。
[0040] 在另一个例子中,原子101的发射方向能通过磁光阱控制。在磁光阱中,磁敏感原子在磁场中的较低点被俘获,磁场可以通过反亥姆霍兹线圈或在空间中导致零磁场或低场点的线圈的另一组合创建,例如四极场。另一个在空间中均匀的磁场可以叠加在四极场上以沿着该均匀场向量的轴移动低的场点。原子云的质心会跟随零场点。通过改变均匀场的强度,可以以这样的方式动态控制零场点的位置、并且因此动态地控制原子的质心:可以将非零速度给予原子的质心,而不需要增加原子云的相对平均速度(原子不由该动作加热)。这提供了在执行干涉测量之前发射原子的替代方式。沿着不同的垂直轴的均匀场的组合能在发射方向上提供任意控制。
[0041] 图8是显示原子101的发射的示例的示图,其中在发射时原子101在喇曼激光束104的空间102内的位置由上述任意示例系统500、600、700中的电子控制系统(506,606,
708)自适应地控制。在一个例子中,除了控制原子101的发射方向,原子干涉仪可以基于在发射后原子101的预测轨迹控制在发射时原子101的位置。特别是,在发射时原子101的位置可以设置为更靠近喇曼激光束的空间的边缘,喇曼激光束的空间的边缘与发射后原子的预测轨迹的方向基本相反。
[0042] 该预测轨迹可以基于原子干涉仪上的总有效加速力来确定。例如,如果原子干涉仪是在加速下和/或在重力作用下,预测轨迹将很可能处于沿着总有效加速力的方向。因此,为了进一步增加原子101保持在喇曼激光束104的空间102内的时间长度,原子101能从更靠近喇曼激光束104的空间102的“较低”边缘的位置被发射,其中该较低是相对于总有效加速力的方向的。即,原子101的位置可设置为更靠近喇曼激光束的空间的边缘,喇曼激光束的空间的边缘处于沿着如图8所示的总有效加速力的方向上。因此,如果沿着与总有效加速力相反的方向发射,原子101具有比在空间102的中央发射更线性的距离以跨越喇曼激光束104行进。原子101的位置可以类似于上面讨论的发射方向的自适应控制而被自适应地控制。即,可根据总有效加速力的当前方向为每次发射设置原子101的位置,使得原子101更靠近空间102时“较低”边缘。
[0043] 在图8显示的例子中,原子干涉仪承受重力(质量x重力,mg)以及加速力(质量x加速度,ma)。总有效加速力Feff等于重力mg减去来自加速的力ma。在该例子中,原子101的发射方向基本与重力方向相反,并且原子101在发射时的位置被控制,使得原子101靠近在总有效加速力的方向上的空间102的边缘。
[0044] 在图2所示的例子中,总有效加速力的方向在页面上是向下的。在这样的例子中,原子101能以与总有效加速力的方向相反的方向发射,在图2的例子中,该总有效加速力的方向在页面上是向上的。该原子101还可以放置为更靠近与发射方向相反的喇曼激光束104的空间102的边缘。即,使用发射方向作为参考,原子101可以放置为靠近在发射方向后面的喇曼激光束104的边缘,其在图2的例子中应该是靠近如图2所示的空间102的底部。
[0045] 图9为显示原子101发射的另一示例的示图,其中,自适应地控制在发射时原子101在喇曼激光束104的空间102内的位置。在某些例子中,除了发射方向外的其他因素可以用于确定原子101的预测轨迹,并且因此以确定在发射时原子101的位置。例如,当原子
101在垂直于如图9所示的总有效加速力方向的方向上发射时,发射方向可设置为靠近空间102的边缘,该边缘与原子101预测轨迹的方向相反(即在后面)。在这个例子中,原子
101在发射后的预测轨迹可以是沿着在总有效加速力方向和发射方向之间的向量。因此,原子101在发射时的位置可以设置为靠近空间102的边缘,该空间102的边缘与预测轨迹的这个向量相反。
[0046] 在一个例子中,预测轨迹可用于原子101在发射时的定位以便减少误差,例如由非均质光场引起的误差。由于喇曼激光束104具有高斯强度剖面,因此,原子101能根据其与光轴的径向距离而接收不同的光强度。原子101在发射后的轨迹可以如上讨论的基于原子干涉仪上的总有效加速力和在某些例子中的发射方向来预测。基于该预测轨迹,当喇曼激光脉冲出现时,原子101的发射位置可以选择来控制原子101的位置。例如,可以发射原子101使得其在发射时刻后相对于预测轨迹的方向靠近上边缘。在靠近这个上边缘的喇曼激光束的空间102内,当喇曼激光的第一(pi/2)脉冲出现时,原子101的位置可以选择,使得原子101靠近空间102的半径的1/e^2。第二脉冲可以被定时,使得原子101在第二(pi)脉冲出现时在较低边缘(与上边缘相对)上靠近空间102的半径的1/e^2。当最后(pi/2)脉冲出现时,原子102应该接着回到靠近在上边缘上的半径的1/e^2。这样,原子101将从喇曼激光脉冲接收大约相同的强度。
[0047] 在一个例子中,原子101的位置可以以上述任何方式被自适应地控制,并且原子101的发射方向没有基于总有效加速力被自适应地控制。在这样的例子的实施方式中,原子101的发射方向可以在不同的发射上保持恒定,同时原子101在发射时的位置能基于总有效加速力或原子发射后的预测轨迹被自适应地控制。
[0048] 在一个例子中,原子101的位置可以用磁光阱被控制。这样的磁光阱将原子101保持在反亥姆霍兹场的磁零点处。原子101的位置可以通过合适地控制磁场以调节磁零点的位置来控制。
[0049] 在一个例子中,喇曼激光束104的强度能基于预测轨迹改变从而有助于原子101从喇曼激光脉冲接收均匀的光强度。
[0050] 示例实施例
[0051] 例1包括一种在原子干涉仪中发射原子的方法,该方法包括:确定原子上的总有效加速力的方向;基于总有效加速力的方向控制用于在原子干涉仪中进行测量的原子的发射方向;以及从原子获取测量值。
[0052] 例2包括例1的方法,其中总有效加速力包括重力和原子上的任何其他加速力。
[0053] 例3包括例2的方法,其中原子上的其他加速力是关于原子干涉仪体部的力。
[0054] 例4包括例1-3任一的方法,其中,确定总有效加速力的方向包括使用来自微机电系统(MEMS)振动结构加速度计的读数确定总有效加速力的方向。
[0055] 例5包括例4的方法,其中,确定总有效加速力的方向包括基于来自MEMS振动结构加速度计和原子干涉仪的读数的组合确定总有效加速力的方向。
[0056] 例6包括例1-5任一的方法,包括为随后的原子发射重复以下动作:确定方向、控制原子的发射方向、以及获取测量值,使得基于原子干涉仪上的总有效加速力的当前方向的估计而自适应地确定原子的发射方向。
[0057] 例7包括例1-6任一的方法,其中,控制原子的发射方向包括将发射方向设置为大体与总有效加速力的方向相反。
[0058] 例8包括例1-7任一的方法,其中,控制原子的发射方向包括将发射方向设置为大体与总有效加速力的方向垂直。
[0059] 例9包括例1-8任一的方法,包括基于发射后原子的预测轨迹控制喇曼激光束的空间内的原子的发射位置更靠近喇曼激光束的空间的边缘,喇曼激光束的空间的边缘大体与原子的预测轨迹的方向相反。
[0060] 例10包括例9的方法,其中,原子的预测轨迹的方向基于原子的发射方向和总有效加速力的方向。
[0061] 例11包括例9或10任一的方法,其中,控制原子的发射位置包括当喇曼激光的第一脉冲出现时,设置原子的位置靠近喇曼激光束的空间的半径的1/e^2。
[0062] 例12包括一种在原子干涉仪中发射原子的方法,该方法包括:确定在发射后用于在原子干涉仪中进行测量的原子的预测轨迹;基于预测轨迹控制原子在喇曼激光束的空间内的发射位置;以及从原子获取测量值。
[0063] 例13包括例12的方法,其中控制原子的发射位置包括将发射位置设置为更靠近喇曼激光束的空间的边缘,喇曼激光束的空间的边缘大体与原子的预测轨迹的方向相反。
[0064] 例14包括例13的方法,其中原子的预测轨迹的方向是基于原子上的总有效加速力的方向和原子的发射方向。
[0065] 例15包括例14的方法,其中总有效加速力包括重力和原子上的任何其他加速力。
[0066] 例16包括例13-15任一的方法,其中控制原子的发射位置包括当喇曼激光的第一脉冲出现时,设置原子的位置靠近喇曼激光束的空间的半径的1/e^2。
[0067] 例17包括一种惯性传感器,其包括:原子干涉仪,配置为发射原子及从其获取读数;与原子干涉仪承受相同输入运动的非原子型加速度计;以及控制和测量电子设备,配置为:基于来自非原子型加速度计的读数确定原子干涉仪中原子上的总有效加速力的方向;基于总有效加速力的方向控制原子干涉仪中原子的发射方向;以及基于来自原子干涉仪的读数获取输出测量值。
[0068] 例18包括例17的惯性传感器,其中原子干涉仪配置为获取对应于加速或旋转之一的读数。
[0069] 例19包括例17或18任一的惯性传感器,包括:与原子干涉仪承受相同输入运动的非原子型陀螺仪;并且其中控制和测量电子设备配置为基于来自原子干涉仪和非原子型陀螺仪的读数的组合获取输出测量值。
[0070] 例20包括例17-19任一的惯性传感器,其中控制和测量电子设备配置为基于来自原子干涉仪和非原子型加速度计的读数的组合获取输出测量值,其中原子干涉仪配置为获取对应于加速的读数。
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