專利名稱：一種光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
隨著光電經(jīng)緯儀的應(yīng)用越來越廣，測(cè)角精度要求越來越高，為保證經(jīng)緯儀的高精度測(cè)角能力，各單項(xiàng)誤差必須穩(wěn)定地保持在一定范圍內(nèi)。光電經(jīng)緯儀橫軸差是單項(xiàng)誤差的一種，也稱為經(jīng)緯儀的水平軸傾斜誤差。在室內(nèi)，人們可以用經(jīng)緯儀檢測(cè)架和平行光管，對(duì)單項(xiàng)差進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)；在室外，可以用方位標(biāo)，比較準(zhǔn)確地測(cè)出指向差、照準(zhǔn)差、零位差這幾項(xiàng)單項(xiàng)誤差；但是，橫軸差的測(cè)量需要一個(gè)穩(wěn)定的、有一定高角的點(diǎn)目標(biāo)，在室外，這樣的目標(biāo)比較難尋而人為設(shè)置也很難達(dá)到要求，往往無法對(duì)橫軸差進(jìn)行精確測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在室外可以精確測(cè)量橫軸差的光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法，以滿足光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量要求。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法，其特點(diǎn)在于利用北極星作為目標(biāo)，其移動(dòng)比較緩慢，在較短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，可以假定北極星是按線性移動(dòng)的，通過兩次已知時(shí)刻光電經(jīng)緯儀對(duì)北極星角度的準(zhǔn)確測(cè)量，推算出光電經(jīng)緯儀橫軸差，具體步驟如下(1)首先測(cè)量出光電經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)差，作為計(jì)算橫軸差的基礎(chǔ)選擇大氣湍流較小的清晨或傍晚，使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于正鏡位置，測(cè)出方位標(biāo)正鏡方位角度；使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于倒鏡位置，測(cè)出方位標(biāo)倒鏡方位角度；通過公式計(jì)算得到儀器的照準(zhǔn)差，為了減小人為測(cè)量誤差，上述步驟重復(fù)至少3次，取算術(shù)平均值為儀器的照準(zhǔn)差；(2)橫軸差的測(cè)量選擇天氣狀況較好的晴朗夜晚，選用高仰角的亮星(水平高角大于45°)，如選用北極星，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，對(duì)北極星，任意測(cè)出它的一次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度、兩次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度；或者，一次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度，兩次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度，利用計(jì)算公式，準(zhǔn)確解算出對(duì)該星已知時(shí)刻的正、倒鏡角度，又利用已測(cè)量的照準(zhǔn)差數(shù)據(jù)，計(jì)算出光電經(jīng)緯儀橫軸差。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)可以在室外對(duì)光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量，這是由于選擇的點(diǎn)目標(biāo)是北極星，測(cè)量方法是通過計(jì)算求得。與室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法比較，不需要室內(nèi)平行光管檢測(cè)架提供點(diǎn)目標(biāo)。
(2)測(cè)量精度與室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法相當(dāng)。從誤差分析上看，測(cè)量產(chǎn)生的誤差，來自測(cè)量裝置誤差、環(huán)境誤差、方法誤差和人員誤差。本發(fā)明的測(cè)量誤差包括編碼器測(cè)角精度誤差±1.4″；微機(jī)記錄數(shù)據(jù)分辨率力當(dāng)量誤差±0.4″；因測(cè)量時(shí)間很短，忽略環(huán)境誤差；因受北極星移動(dòng)的影響及測(cè)量者反應(yīng)速度的影響，按人的反應(yīng)時(shí)間0.2s來計(jì)算，此時(shí)北極星移動(dòng)量小于±0.1″；人的瞄準(zhǔn)誤差±0.2″。因此總均方根誤差為δ=±1.42+0.42+0.12+0.22=±1.5′′.]]>而室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法，測(cè)量誤差包括編碼器測(cè)角精度誤差±1.4″；主控?cái)?shù)據(jù)分辨力誤差當(dāng)量±0.4″；人的瞄準(zhǔn)誤差±0.2″?？偩礁`差為δ=±1.42+0.42+0.22=±1.47′′.]]>雖然本發(fā)明的測(cè)量誤差與室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法比較增加了北極星移動(dòng)產(chǎn)生的誤差，但總均方根誤差只大了0.03″。所以測(cè)量精度與室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法相當(dāng)。
(3)簡(jiǎn)單、實(shí)用。這是因?yàn)楸景l(fā)明的測(cè)量方法與室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法比較照準(zhǔn)差的測(cè)量是一致的。橫軸差的測(cè)量，目標(biāo)是北極星，只需測(cè)出光電經(jīng)緯儀對(duì)北極星正、倒鏡位置的方位、高低角度，通過公式計(jì)算就可求得；與室內(nèi)常規(guī)測(cè)量方法比較，不需要專門技術(shù)人員調(diào)試測(cè)量所需的平行光管，北極星是標(biāo)準(zhǔn)的無窮遠(yuǎn)目標(biāo)。
具體實(shí)施例方式
選擇大氣湍流較小的清晨或傍晚，使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于正鏡位置，測(cè)出方位標(biāo)正鏡方位角度；使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于倒鏡位置，測(cè)出方位標(biāo)倒鏡方位角度；通過公式計(jì)算得到儀器的照準(zhǔn)差，為了減小人為測(cè)量誤差，上述步驟重復(fù)至少3次，取算術(shù)平均值為儀器的照準(zhǔn)差。選擇天氣狀況較好的晴朗夜晚，選用高仰角的亮星(水平高角大于45°)，如選用北極星，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，對(duì)北極星，任意測(cè)出它的一次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度、兩次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度；或者，一次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度，兩次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度，利用計(jì)算公式，準(zhǔn)確解算出對(duì)該星已知時(shí)刻的正鏡方位角度、正鏡高低角度，又利用已測(cè)量的照準(zhǔn)差數(shù)據(jù)，計(jì)算光電經(jīng)緯儀橫軸差。見表1。
表1 測(cè)角時(shí)刻和所測(cè)得角度

其中在t1、t3兩個(gè)時(shí)刻，測(cè)得北極星任意一個(gè)方向的高低角度E1(E3)、方位角度A1(A3)，我們?nèi)藶樵O(shè)定其為光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位、高低角度；在t2時(shí)刻，測(cè)得北極星另一方向的高低角度E倒、方位角度A倒，按前面的假設(shè)，其對(duì)應(yīng)的值為光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位、高低角度。計(jì)算出在t2時(shí)刻經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度A正、高低角度E正。
計(jì)算橫軸差



式中C為經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)差，按常規(guī)方法測(cè)量。()為橫軸差。
實(shí)施例以下是利用本發(fā)明的測(cè)量方法對(duì)某臺(tái)室外光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量結(jié)果在大氣湍流較小的清晨，兩人分別對(duì)方位標(biāo)正、倒鏡各瞄準(zhǔn)三次，測(cè)得正、倒鏡角度，計(jì)算出照準(zhǔn)差，取平均值。見表2。
表2 照準(zhǔn)差的測(cè)量

得到照準(zhǔn)差C＝+1.1″，作為計(jì)算橫軸差的基礎(chǔ)。
在天氣狀況較好的晴朗夜晚，選用高仰角的亮星(水平高角大于45°)，如選用北極星，測(cè)北極星的方位角度、高低角度，見表2，表3。
表3 第一次對(duì)北極星測(cè)量角度

在19:56:39.5這一時(shí)刻，經(jīng)緯儀處于倒鏡位置測(cè)量的北極星方位、高低角度為A倒180.8548° E倒138.0445°
通過計(jì)算可得到此時(shí)刻經(jīng)緯儀處于正鏡位置的北極星方位角度A正、高低角度E正為


計(jì)算橫軸差

表4 第二次對(duì)北極星測(cè)量角度

在20:39:29.0這一時(shí)刻，經(jīng)緯儀處于倒鏡位置測(cè)量的北極星方位、高低角度為A倒180.7665° E倒137.9307°通過計(jì)算可得到此時(shí)刻經(jīng)緯儀處于正鏡位置的北極星方位角度A正、高低角度E正為


計(jì)算橫軸差

兩次分別測(cè)得橫軸差-0.6″，-0.9″。
權(quán)利要求
1.一種光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法，其特征在于具體步驟如下(1)首先測(cè)量出光電經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)差，作為計(jì)算橫軸差的基礎(chǔ)選擇大氣湍流較小的清晨或傍晚，使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于正鏡位置，測(cè)出方位標(biāo)正鏡方位角度；使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于倒鏡位置，測(cè)出方位標(biāo)倒鏡方位角度；通過公式計(jì)算得到儀器的照準(zhǔn)差；(2)橫軸差的測(cè)量選擇天氣狀況較好的晴朗夜晚，選用水平高角大于45°的高仰角亮星，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，對(duì)該星任意測(cè)出它的一次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度、兩次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度；或者，一次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度，兩次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度，利用計(jì)算公式，解算出對(duì)該星已知時(shí)刻的正、倒鏡角度，再利用已測(cè)量的照準(zhǔn)差數(shù)據(jù)，計(jì)算出光電經(jīng)緯儀橫軸差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法，其特征在于為了減小人為測(cè)量誤差，所述步驟重復(fù)至少3次，取算術(shù)平均值為最后的照準(zhǔn)差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法，其特征在于所述的水平高角大于45°的高仰角亮星為北極星。
全文摘要
一種光電經(jīng)緯儀橫軸差的測(cè)量方法，在室外利用北極星移動(dòng)緩慢的特點(diǎn)，在較短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，假定北極星是按線性移動(dòng)的。首先，選擇大氣湍流較小的清晨或傍晚，對(duì)地面方位標(biāo)，使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于正鏡位置，測(cè)出正鏡方位角度；使光電經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡處于倒鏡位置，測(cè)出倒鏡方位角度；通過公式計(jì)算得到儀器的照準(zhǔn)差。作為計(jì)算橫軸差的基礎(chǔ)；選擇天氣狀況較好的晴朗夜晚，選用高仰角的亮星，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)，對(duì)北極星任意測(cè)出光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度、兩次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度；或者，一次光電經(jīng)緯儀處于倒鏡位置的方位角度和高低角度，兩次光電經(jīng)緯儀處于正鏡位置的方位角度和高低角度。利用計(jì)算公式，準(zhǔn)確解算出對(duì)該星已知時(shí)刻的正、倒鏡角度，又利用已測(cè)量的照準(zhǔn)差數(shù)據(jù)，計(jì)算光電經(jīng)緯儀的橫軸差。
文檔編號(hào)G01C1/02GK1818564SQ20061001158
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者孟峰, 張?jiān)普?申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所