本發明涉及原子干涉儀，尤其涉及一種原子干涉儀偏置線圈磁場空間分布優化方法、測量方法及處理系統。

背景技術：

1、原子干涉儀是一種基于量子干涉原理的測量儀器，可廣泛的應用于時間、慣性量、磁場等物理量的精密測量。原子干涉儀測量過程中，需要空間均勻分布的偏置場以提供量子化軸，以減小二階塞曼效應對測量精度的影響。現有磁場設計的方式大多為正向設計，即根據比奧薩法爾定理進行建模仿真，獲得磁場線圈位置和繞線匝數。但由于繞線方式、環境等干擾等因素，磁場分布的實際結果與理論值存在較大偏差，從而惡化原子干涉儀的測量精度。因此需要提供一種方案來優化磁場的設計和控制。

技術實現思路

1、本發明的目的在于實現對原子干涉儀中偏置線圈的磁場進行更準確的測量以及根據測量結果進行線圈的參數和控制電流進行優化，提供了一種原子干涉儀偏置線圈磁場空間分布優化方法、測量方法及處理系統。

2、本發明實施例提供了一種原子干涉儀偏置線圈磁場測量方法，包括：

3、s1：獲取偏置線圈分別與多組目標線圈電流一一對應的多組綜合磁場空間分布曲線；具體包括：

4、s11：獲取偏置線圈在每組目標線圈電流下與多個原子團下落時間一一對應的多組拉曼譜數據集；

5、s12：根據多組拉曼譜數據集得到與多個原子團下落時間一一對應的多個綜合磁場強度；

6、s13：根據多個原子團下落時間和多個綜合磁場強度進行壓縮感知還原處理得到每組目標線圈電流對應的綜合磁場空間分布曲線；

7、步驟s2：利用多組綜合磁場空間分布曲線進行差分處理，得到與偏置線圈中的多組線圈中每組線圈各自對應的獨立磁場空間分布曲線。

8、本發明另一實施例提供一種原子干涉儀偏置線圈磁場空間分布優化方法，包括：

9、前述任意一項的磁場測量方法得到與偏置線圈中的多組線圈中每組線圈各自對應的獨立磁場空間分布曲線；

10、s3：利用每個獨立磁場空間分布曲線獲取每組線圈的磁場實際空間分布傅里葉系數；獲取所述偏置線圈的目標空間磁場分布傅里葉系數；

11、s4：利用套索回歸分析，根據每組線圈的磁場實際空間分布傅里葉系數和所述線圈的目標空間磁場分布傅里葉系數求解每組線圈的目標電流值；目標電流值用于確定每組線圈的目標匝數。

12、本發明另一個實施例提供一種原子干涉儀偏置線圈磁場空間分布優化方法，包括：

13、前述任意一項的磁場測量方法得到與偏置線圈中的多組線圈中每組線圈各自對應的獨立磁場空間分布曲線；

14、s5：根據每個獨立磁場空間分布曲線獲取每組線圈對應的線圈響應時間分布和電流無關項時間分布；

15、s6：根據每組線圈對應的線圈響應時間分布和電流無關項時間分布，以及目標磁場時間分布確定目標約束函數；

16、s7：根據目標約束函數進行動態規劃求解得到幅值變化速度最小的磁場控制曲線；磁場控制曲線用于控制每組線圈的電流。

17、本發明另一實施例提供一種原子干涉儀偏置線圈磁場處理系統，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有至少一個可被處理器執行的指令，處理器用于執行指令以實現前述的磁場測量方法或者前述磁場空間分布優化方法。

18、本發明上述實施例至少具有如下一個或多個有益效果：提供的測量方法可以實現對偏置磁場所產生的磁場更準確的測量，得到獨立磁場空間分布曲線可用于確定單組線圈的磁場空間分布以便于后續對每組線圈的進行空間分布的優化設計例如計算較優的線圈位置和匝數、設計單組線圈的控制電流曲線等，相比于傳統建模仿真可獲得更佳的優化方案。

技術特征：

1.一種原子干涉儀偏置線圈磁場測量方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1的原子干涉儀偏置線圈磁場測量方法，其特征在于，步驟s12具體包括：

3.如權利要求2的原子干涉儀偏置線圈磁場測量方法，其特征在于，拉曼共振譜線擬合函數為：

4.如權利要求3的原子干涉儀偏置線圈磁場測量方法，其特征在于，步驟s121中采用最小二乘法求解拉曼共振譜線擬合函數。

5.如權利要求1的原子干涉儀偏置線圈磁場測量方法，其特征在于，步驟s1中多組目標線圈電流的組數大于多組線圈的數量；步驟s1中每組目標線圈電流包括與多組線圈一一對應的多個電流值；任意兩組目標線圈電流中至少有一個電流值不相同。

6.一種原子干涉儀偏置線圈磁場空間分布優化方法，其特征在于，包括：

7.如權利要求6的原子干涉儀偏置線圈磁場優化方法，其特征在于，步驟s4中套索回歸分析的公式為：

8.一種原子干涉儀偏置線圈磁場空間分布優化方法，其特征在于，包括：

9.如權利要求8的原子干涉儀偏置線圈磁場優化方法，其特征在于，目標約束函數公式為：

10.一種原子干涉儀偏置線圈磁場處理系統，其特征在于，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有至少一個可被處理器執行的指令，處理器用于執行指令以實現如權利要求1～5任意一項的的磁場測量方法或者如權利要求6～9任意一項的磁場空間分布優化方法。

技術總結
本發明實施例提供一種原子干涉儀偏置磁場空間分布優化方法、測量方法和處理系統。測量方法包括：獲取偏置線圈分別與多組目標線圈電流一一對應的多組綜合磁場空間分布曲線；具體包括：獲取偏置線圈在每組目標線圈電流下與多個原子團下落時間一一對應的多組拉曼譜數據集；根據多組拉曼譜數據集得到與多個原子團下落時間一一對應的多個綜合磁場強度；根據多個原子團下落時間和多個綜合磁場強度進行壓縮感知還原處理得到每組目標線圈電流對應的綜合磁場空間分布曲線；利用多組綜合磁場空間分布曲線進行差分處理，得到與偏置線圈中的多組線圈中每組線圈各自對應的獨立磁場空間分布曲線。可對偏置線圈產生的磁場進行更精確的測量及得到更優的控制曲線。

技術研發人員：王亞寧,孫琛昕,趙偉靖
受保護的技術使用者：長沙量子測量產業技術研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28