CN103837162B - 一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，目的是测定该组合装置在光纤陀螺敏感轴与全站仪竖轴垂直时的全站仪竖盘位置。该方法步骤为：将光纤陀螺全站仪组合装置固定到一测试转台的台面上，并使得全站仪竖轴与测试转台旋转轴平行；转动全站仪望远镜使光纤陀螺敏感轴在全站仪竖盘面的投影线与全站仪水平度盘面形成一锐角，然后竖直制动并记录下此时全站仪竖盘读数；让测试转台带动光纤陀螺全站仪组合定向装置顺时针和逆时针旋转，计算光纤陀螺敏感轴与全站仪水平度盘间的夹角；计算全站仪竖盘读数。本发明所需测定设备常见，操作与解算简单，测定时间短，不需知道测试点的点位信息，测定精度高。

Description

一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法

技术领域

本发明涉及一种仪器参数测定方法，具体是一种应用于测绘工作的光纤陀螺与全站仪组合定向仪器参数测定方法，本发明属于仪器参数测定的技术领域。

背景技术

为了在城镇、山区、坑道等场地狭窄及通视条件不好的测绘区域，全站仪能实现单点定向，2011年6月15日公开了一种即插即用式光纤陀螺全站仪组合定向方法（专利号201010579296.9）。该发明是在一个控制点上整平对中全站仪，将光纤陀螺通过锁紧装置固连到全站仪望远镜上，通过全站仪照准部的水平转动和望远镜的竖直转动，使得光纤陀螺在四个位置对地球自转角速度分别进行测量，进而解算得全站仪视准轴方位角。该发明指出，该方法实施前，需先测定出该组合装置中，光纤陀螺敏感轴与全站仪竖轴垂直时，全站仪竖盘的读数β，并以此作为该组合装置的组合参数。

对于光纤陀螺全站仪组合装置的组合参数测定方法，比较相近的有如下几个发明。2007年9月5日公开了一种捷联MEMS陀螺动态误差标定方法，可辨识出捷联MEMS陀螺全部动态误差系数。2010年2月3日公开了一种船用高精度光纤陀螺组件标定方法，可得到陀螺组件的各项误差参数，完成对陀螺组件的标定。2011年2月28日公开了一种钻井用高精度点测陀螺测斜仪的标定方法，利用光纤陀螺输出值与已知的基准信息确定误差系数。2012年9月26日公开了一种基于旋转机构的光纤陀螺八位置标定方法，利用转位机构提供的八位置标定方法可以准确的计算出光纤陀螺仪的各个误差系数，在载体姿态未知条件下完成对光纤陀螺仪的短时间、高精度标定工作。这四个发明的参数标定方法均是针对光纤陀螺固定组件的，而光纤陀螺全站仪组合定向装置中，光纤陀螺可随全站仪照准部和望远镜转动，另外，这四个发明均是测定光纤陀螺输出信息的参数或安装误差参数，而光纤陀螺全站仪组合装置需要测定的是全站仪竖盘读数是多少时，光纤陀螺敏感轴与全站仪竖轴垂直。因此，现有的参数标定方法都不适用于光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的测定。

发明内容

本发明要解决的问题：测定出光纤陀螺全站仪组合装置的组合参数，即转动全站仪望远镜，使光纤陀螺敏感轴与全站仪竖轴垂直时，全站仪竖盘的读数。

本发明的技术方案：一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，具体方法是：

步骤一、将光纤陀螺全站仪组合装置固定到一测试转台的台面上，并使得全站仪竖轴与测试转台旋转轴平行；

步骤二、转动全站仪望远镜使光纤陀螺敏感轴在全站仪竖盘面的投影线与全站仪水平度盘面形成锐角，然后竖直制动并记录下此时全站仪竖盘读数β′；

步骤三、让测试转台带动光纤陀螺全站仪组合定向装置顺时针以角速度ω₁旋转，每周均匀记录光纤陀螺测量值偶数次，得顺时针方向测量值平均值ω_P；测试转台带动光纤陀螺全站仪组合定向装置逆时针以角速度ω₂旋转，每周均匀记录光纤陀螺测量值偶数次，得逆时针方向测量值平均值ω_A；

步骤四、计算光纤陀螺敏感轴与全站仪水平度盘面间的夹角ν：

$v=\arcsin \frac{{\mathrm{\ω}}_A-{\mathrm{\ω}}_P}{{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2}$

步骤五、计算光纤陀螺敏感轴与全站仪竖轴垂直时，全站仪竖盘读数β：

β=β′-ν。

所述的将光纤陀螺全站仪组合定向装置固定到测试转台上，是通过螺母将全站仪基座与测试转台台面固连在一起。

所述的使得全站仪竖轴与测试转台旋转轴平行的方法，是先将测试转台的旋转轴竖直，然后通过全站仪的脚螺旋及水准器整平全站仪。

所述测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，为提高组合参数测定准确度，还包括步骤六：旋转全站仪望远镜，使步骤二中全站仪竖盘读数β′为步骤五计算得到的β，并竖直制动，重复步骤三、步骤四及步骤五一次。

有益效果：本发明所述的光纤陀螺全站仪组合装置组合参数的测定方法具有很好的有益效果。第一，所需测定设备比较简单，只需要一个能实现顺时针和逆时针定速旋转的测试转台，该类转台在市场上容易购得；第二，操作简单，只需要将组合装置正确安置到测试转台上，分别进行顺时针和逆时针定速旋转并指定时间间隔记录光纤陀螺的测量值即可；第三，解算简单，只需做简单的加减乘除及反三角函数计算，即可得到结果；第四，测定时间短，只需几分钟即可完成；第五，对测试点环境没有特殊要求，也不需知道测试点的点位信息。第六，测试精度高，完全消除了光纤陀螺零偏对测定的影响。

附图说明

图1为一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法技术流程图；

图2为一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法安装方式图；

其中有：测试转台台面1、全站仪竖轴2、测试转台旋转轴3、全站仪望远镜4、光纤陀螺5，连接螺母6，全站仪基座7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步进行说明：

本实施例在南京某测控实验室进行，所用测试转台采用MT-I型三轴转台，该转台旋转角速率在0.001°/s～400°/s范围内可调。本实施例中，光纤陀螺全站仪组合定向装置所使用的全站仪为尼康DTM-452C型，光纤陀螺选用F98H-M型，该型号陀螺零漂为0.05°/h。

第一步，组合装置安置到测试转台：该测试转台经过专业安装，外框旋转轴已呈竖直状态；试验前，通过转台控制系统将转台中框和内框均放置水平；全站仪通过螺母6将全站仪基座7与测试转台内框平台固连，并通过旋转全站仪脚螺旋，利用全站仪水准器，使得全站仪竖轴2与测试转台外框旋转轴平行。

第二步，全站仪望远镜固定：通过全站仪望远镜将光纤陀螺敏感轴尽量水平，并将全站仪望远镜竖直制动，此时全站仪竖盘读数为27°18′26″。设置光纤陀螺输出频率为100Hz。

第三步，使测试转台外框旋转轴以120°/s的角速度顺时针旋转，在平稳转动情况下，每隔0.02s记录一次光纤陀螺测量值，即每周均匀记录150次，记录10周，将记录的1500个光纤陀螺测量值取平均，得ω_P=-33.4380861121615^°；再使测试转台外框旋转轴以120°/s的角速度逆时针旋转，在平稳转动情况下，每隔0.02s记录一次光纤陀螺测量值，即每周均匀记录150次，记录10周，将记录的1500个光纤陀螺测量值取平均，得ω_A=33.4393250010547°。

第四步，利用式（1）算得夹角v为16°10′48″。

第五步，利用式（2）即可算得该组合装置组合参数：

β=27°18′26″-16°10′48″=11°07′38″。

第六步，为了使该组合装置组合参数β测定结果更加精确，重复测定一次。即松开全站仪竖直制动，转动全站仪望远镜，使全站仪竖盘读数为11°07′38″，并竖直制动；重复第三、第四、第五步的标定过程，利用式（1）算得夹角v为0°0′11″，进而利用式（2）算得该组合装置的组合参数：

β=11°07′38″-0°0′11″=11°07′27″。

Claims (4)

1.一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、将光纤陀螺全站仪组合装置固定到一测试转台台面(1)上，并使得全站仪竖轴(2)与测试转台旋转轴(3)平行；

步骤二、转动全站仪望远镜(4)使光纤陀螺(5)敏感轴在全站仪竖盘面的投影线与全站仪水平度盘面形成一锐角，然后竖直制动并记录下此时全站仪竖盘读数β′；

步骤三、让测试转台带动光纤陀螺全站仪组合定向装置顺时针以角速度ω₁旋转，每周均匀记录光纤陀螺测量值偶数次，得顺时针方向测量值平均值ω_P；测试转台带动光纤陀螺全站仪组合定向装置逆时针以角速度ω₂旋转，每周均匀记录光纤陀螺测量值偶数次，得逆时针方向测量值平均值ω_A；

步骤四、计算光纤陀螺敏感轴与全站仪水平度盘间的夹角ν：

$v=\arcsin \frac{{\mathrm{\ω}}_A-{\mathrm{\ω}}_P}{{\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_2}$

步骤五、计算光纤陀螺敏感轴与全站仪竖轴垂直时，全站仪竖盘读数β：

β＝β′-ν。

2.根据权利要求1所述的一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，其特征在于：所述的将光纤陀螺全站仪组合装置固定到测试转台上是通过连接螺母(6)将全站仪基座(7)与测试转台台面(1)固连在一起。

3.根据权利要求1所述的一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，其特征在于：所述的使得全站仪竖轴(2)与测试转台旋转轴(3)平行的方法是先将测试转台旋转轴(3)竖直，然后通过全站仪的脚螺旋及水准器整平全站仪。

4.根据权利要求1所述的一种测定光纤陀螺全站仪组合定向装置组合参数的方法，其特征在于：还包括步骤六，旋转全站仪望远镜，使步骤二中全站仪竖盘读数β′为步骤五计算得到的β，并竖直制动，重复步骤三、步骤四及步骤五一次。