專利名稱：平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，特別是一種平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)靶場光測設(shè)備工作模式有兩種固定站式和機動站式。固定站式常見形 式是固定塔臺式，機動站式常見形式是車載式。然而在實際工作中，無論是固定塔臺式還是 車載機動式，都是布放在地面的地基環(huán)上，在靜止基座狀態(tài)下使用。而國外靶場中的光測設(shè) 備多采用車載不落地工作模式，測量精度與國內(nèi)固定站式相當(dāng)，可以在較大的地理范圍內(nèi) 靈活布站，滿足靶場大范圍機動測量的需要。為了使車載光測設(shè)備真正實現(xiàn)高精度測量，其 關(guān)鍵技術(shù)是對設(shè)備工作時車載平臺傾斜的角度進(jìn)行實時測量并修正?，F(xiàn)在在國內(nèi)常采用的平臺傾斜測量方法是CCD激光自準(zhǔn)直測量系統(tǒng)，但由于該系 統(tǒng)價格昂貴且由于準(zhǔn)直鏡自身的變形會給測量帶來較大的誤差，因此研制一種既能實時快 速測量同時又滿足高精度要求的測量設(shè)備及應(yīng)用方法勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明的目的就在于提供一種平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)及其 應(yīng)用方法，可以有效解決目前平臺傾斜測量系統(tǒng)價格昂貴且測量誤差較大的問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)，包括 時統(tǒng)、傾角儀、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、記錄計算機，傾角儀裝在車載光測設(shè)備垂直軸 軸心處，測量車載光測設(shè)備的傾角信息；時統(tǒng)跟傾角儀相連，將接收的同步信息傳遞給傾角 儀，并將時間和同步信息傳遞給數(shù)據(jù)通訊模塊；傾角儀與數(shù)據(jù)采集模塊相連，傾角儀將同步 后的傾角信號傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊采集同步后的傾角信號并對其進(jìn)行濾波 解算處理；數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)通訊模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù) 通訊模塊，數(shù)據(jù)通訊模塊將傳遞來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理；數(shù)據(jù)通訊模塊與記錄計算機 相連，數(shù)據(jù)通訊模塊將整合后的數(shù)據(jù)信息傳遞給記錄計算機并由其對傾角信息進(jìn)行誤差修 正處理。平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)的應(yīng)用方法，具體步驟如下1)將傾角儀安裝在車載光測設(shè)備垂直軸軸心位置，并對其進(jìn)行初始化調(diào)試和輸出 值測試，以保證傾角儀的輸出值是工作基準(zhǔn)面與絕對水平面的夾角；2)數(shù)據(jù)采集模塊采集傾角儀傳遞來的同步后的平臺傾斜X、Y軸值并對其進(jìn)行合 理性檢驗，采用滑動加權(quán)均值濾波算法將數(shù)值進(jìn)行濾波和解算；3)數(shù)據(jù)通訊模塊將數(shù)據(jù)采集模塊、編碼器傳遞來的信息進(jìn)行整合并傳遞給記錄計 算機；4)記錄計算機記錄時間信息、設(shè)備位置信息、平臺傾斜角度值信息，建立測量誤差 修正模型，推導(dǎo)出傾角儀的輸出值與車載光測設(shè)備的垂直軸傾斜誤差和垂直軸傾斜方向的 關(guān)系以進(jìn)行事后修正，從而完成了車載光測設(shè)備傾角的高精度實時測量。
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本發(fā)明具有可實時測量、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于國防、建 筑、公路等行業(yè)。


圖1是本發(fā)明的平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的傾角儀的標(biāo)定示意圖。圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊工作流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)說明。由圖1所示，本發(fā)明平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)，包括傾角儀1、時統(tǒng)2、數(shù)據(jù)采 集模塊3、數(shù)據(jù)通訊模塊4、記錄計算機5，傾角儀1裝在車載光測設(shè)備垂直軸軸心處，測量車 載光測設(shè)備的傾角信息；傾角儀1跟時統(tǒng)2相連，將接收的同步信息傳遞給傾角儀1，并將 時間和同步信息傳遞給數(shù)據(jù)通訊模塊4 ；傾角儀1與數(shù)據(jù)采集模塊3相連，傾角儀1將同步 后的傾角信號傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊3，數(shù)據(jù)采集模塊3采集同步后的傾角信號并對其進(jìn)行 濾波解算處理；數(shù)據(jù)采集模塊3與數(shù)據(jù)通訊模塊4相連，數(shù)據(jù)采集模塊3將處理后的數(shù)據(jù)傳 遞給數(shù)據(jù)通訊模塊4，數(shù)據(jù)通訊模塊4將傳遞來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理；數(shù)據(jù)通訊模塊4 與記錄計算機5相連，數(shù)據(jù)通訊模塊4將整合后的數(shù)據(jù)信息傳遞給記錄計算機5并由其對 傾角信息進(jìn)行誤差修正處理。平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)的應(yīng)用方法，具體步驟如下1)將傾角儀1安裝在車載光測設(shè)備垂直軸軸心位置，并對其進(jìn)行初始化調(diào)試和輸 出值測試，以保證傾角儀1的輸出值是工作基準(zhǔn)面與絕對水平面的夾角；2)數(shù)據(jù)采集模塊3采集傾角儀1傳遞來的同步后的平臺傾斜X、Y軸值并對其進(jìn) 行合理性檢驗，采用滑動加權(quán)均值濾波算法將數(shù)值進(jìn)行濾波和解算；3)數(shù)據(jù)通訊模塊4將數(shù)據(jù)采集模塊3、編碼器傳遞來的信息進(jìn)行整合并傳遞給記 錄計算機5 ；4)記錄計算機5記錄時間信息、設(shè)備位置信息、平臺傾斜角度值信息，建立測量誤 差修正模型，推導(dǎo)出傾角儀1的輸出值與車載光測設(shè)備的垂直軸傾斜誤差和垂直軸傾斜方 向的關(guān)系以進(jìn)行事后修正，從而完成了車載光測設(shè)備傾斜角度的高精度實時測量。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。由圖2所示，傾角儀1在安裝前要進(jìn)行標(biāo)定，以保證傾角儀輸出的X軸、Y軸值為 平臺相對于標(biāo)準(zhǔn)水平面的傾斜角度。安裝后進(jìn)行初始化調(diào)試和輸出值測試。時統(tǒng)2給傾角儀1、數(shù)據(jù)通訊4、編碼器等系統(tǒng)提供同步信號，以保證各系統(tǒng)能統(tǒng)一 工作，對事后數(shù)據(jù)的處理和查找提供依據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3是本系統(tǒng)的核心處理單元，主要將傾角儀1送來的數(shù)據(jù)采集、分 析、濾波處理后，進(jìn)行數(shù)據(jù)解算。記錄計算機5將數(shù)據(jù)通訊4送來的信息進(jìn)行存儲，并完成測量誤差的修正工作。
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測量方法及工作過程傾角儀IX軸輸出角度為ρ，Υ軸輸出角度為θ。平臺傾斜角度是識和θ的合成值。 由于識和θ是不確定性數(shù)據(jù)，無法通過規(guī)律來預(yù)測，也不能用精確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述，因 此平臺傾斜角度的測量精度直接取決于^和θ的精度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3對傾角儀1數(shù)據(jù)進(jìn) 行合理性檢驗，采用時間序列AR模型的一步預(yù)報值來處理數(shù)據(jù)的異常值問題。
權(quán)利要求
平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)，包括傾角儀(1)、時統(tǒng)(2)、數(shù)據(jù)采集模塊(3)、數(shù)據(jù)通訊模塊(4)、記錄計算機(5)，其特征在于，傾角儀(1)裝在車載光測設(shè)備垂直軸軸心處，測量車載光測設(shè)備的傾角信息；時統(tǒng)(2)跟傾角儀(1)相連，將接收的同步信息傳遞給傾角儀(1)，并將時間和同步信息傳遞給數(shù)據(jù)通訊模塊(4)；傾角儀(1)與數(shù)據(jù)采集模塊(3)相連，傾角儀(1)將同步后的傾角信號傳遞給數(shù)據(jù)采集模塊(3)，數(shù)據(jù)采集模塊(3)采集同步后的傾角信號并對其進(jìn)行濾波解算處理；數(shù)據(jù)采集模塊(3)與數(shù)據(jù)通訊模塊(4)相連，數(shù)據(jù)采集模塊(3)將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)通訊模塊(4)，數(shù)據(jù)通訊模塊(4)將傳遞來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理；數(shù)據(jù)通訊模塊(4)與記錄計算機(5)相連，數(shù)據(jù)通訊模塊(4)將整合后的數(shù)據(jù)信息傳遞給記錄計算機(5)并由其對傾角信息進(jìn)行誤差修正處理。
2.權(quán)利要求1所述的平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于，具體步 驟如下1)將傾角儀(1)安裝在車載光測設(shè)備垂直軸軸心位置，并對其進(jìn)行初始化調(diào)試和輸出 值測試，以保證傾角儀(1)的輸出值是工作基準(zhǔn)面與絕對水平面的夾角；2)數(shù)據(jù)采集模塊(3)采集傾角儀(1)傳遞來的同步后的平臺傾斜X、Y軸值并對其進(jìn) 行合理性檢驗，采用滑動加權(quán)均值濾波算法將數(shù)值進(jìn)行濾波和解算；3)數(shù)據(jù)通訊模塊(4)將數(shù)據(jù)采集模塊(3)、編碼器系統(tǒng)傳遞來的信息進(jìn)行整合并傳遞 給記錄計算機(5)；4)記錄計算機(5)記錄時間信息、設(shè)備位置信息、平臺傾斜角度值信息，建立測量誤差 修正模型，推導(dǎo)出傾角儀(1)的輸出值與車載光測設(shè)備的垂直軸傾斜誤差和垂直軸傾斜方 向的關(guān)系以進(jìn)行事后修正，從而完成了車載光測設(shè)備傾斜角度的高精度實時測量。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，特別是一種平臺傾斜高精度實時測量系統(tǒng)及其應(yīng)用方法。本發(fā)明包括時統(tǒng)、傾角儀、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊和記錄計算機，通過數(shù)據(jù)采集模塊處理傾角儀測量的實時傾角信息并傳遞給記錄計算機進(jìn)行記錄，從而達(dá)到對車載光學(xué)設(shè)備的高精度實時測量。本發(fā)明具有可實時測量、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于國防、建筑、公路等行業(yè)。
文檔編號G01C9/00GK101975568SQ20101052954
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者佟剛, 吳志勇, 崔明, 王濤 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所