CN105785062A - 一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法 - Google Patents

一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105785062A
CN105785062A CN201610248479.XA CN201610248479A CN105785062A CN 105785062 A CN105785062 A CN 105785062A CN 201610248479 A CN201610248479 A CN 201610248479A CN 105785062 A CN105785062 A CN 105785062A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
movement velocity
analyser
spot position
velocity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610248479.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105785062B (zh
Inventor
毛逢银
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University of Science and Engineering
Original Assignee
Sichuan University of Science and Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University of Science and Engineering filed Critical Sichuan University of Science and Engineering
Priority to CN201610248479.XA priority Critical patent/CN105785062B/zh
Publication of CN105785062A publication Critical patent/CN105785062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105785062B publication Critical patent/CN105785062B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，利用一个能够360度旋转的平台、激光发生器、激光光斑位置分析仪对两次不同的激光光斑位置信息进行测量，计算出运动系统在所测量运动速度方向上的分速度u，计算公式为：

Description

一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法。
背景技术
伽利略曾经指出，匀速运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。即：从匀速运动的船中发生任何一种现象，你是无法判断船究竟是在运动还是停着不动。称这个论断为伽利略相对性原理。
用现代的语言来说，匀速运动的大船就是一种所谓惯性参考系。在一个惯性系中能看到的种种现象，在另一个惯性参考系中必定也能无任何差别地看到。亦即，所有惯性参考系都是平权的、等价的。我们不可能判断哪个惯性参考系是处于绝对静止状态，哪一个又是绝对运动的。
而上述论点与牛顿的绝对时空观是完全不同的。因此就引出了对绝对参考系的测量，其中最著名的实验是迈克尔逊－莫雷实验(Michelson-MorleyExperiment)。最后爱因斯坦将相对性原理上升为一种公理，再加上光速不变，从而创立了狭义相对论。虽然它对近代物理学起到了巨大的推动作用，但也引起了众多的质疑和争论。直到已经过去了一百多年的今天，各种质疑和争论依然不休。例如：我国学者国防科技大学谭署生教授，就出版了专著——《从狭义相对论到标准时空论》，该书中明确提出了绝对参考系的存在。而且现代物理实验表明“真空不空”已经证明了这一点。为此，我们通过研究，在吸收前人研究的基础上，并根据辩证法之对立统一的观点认为，“相对”与“绝对”是对立统一的矛盾双方，双方互为存在的前提，既互相对立又互相统一，失去一方，对方也将失去存在的条件。而不是目前人们认为的相对论包含绝对论。这也是为什么在狭义相对论框架下，会出现惯性参考系无法定义的局面。另外，根据我国先哲的“阴阳学说”可知，世间一切事物或现象都存在着相互对立的阴阳两个方面，万物阴阳相对，阴中有阳，阳中有阴；孤阴不长，独阳不生。这也说明我们在谈“相对性”时，其实它是针对绝对性来说的，或已经隐含了“绝对性”；在谈“绝对性”时，也是针对相对性来说的，或已经隐含了“相对性”，二者是不能割裂的。因此，解决狭义相对论之争的根本之道是要抛弃不完备的时空观，遵循“绝对与相对性”统一的完备的时空观，同时，应设计新的实验测量运动系统相对绝对参考系的运动。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，包括如下步骤：
步骤1：预先设置一个能够360度旋转的平台。
步骤2：将激光发生器与激光光斑位置分析仪固定设置于平台上，使得激光
发生器的激光能够投射到激光光斑位置分析仪的探测靶面规定位置。
步骤3：确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，
并保持探测靶平面与测量方向垂直；
步骤4：平台旋转90度，激光光斑位置分析仪测量出激光光斑位置坐标，并
进行记录；
步骤5：再将平台旋转180度，再次测量光斑位置坐标并记录；
步骤6：计算两次测量得到的光斑位置坐标在所测运动速度方向上的位移差ΔL。
步骤7：计算出运动系统在所测量运动速度方向上的分速度u，计算公式为：
其中，C为光速，L为激光发生器的激光发出点到探测靶面的距离。
进一步的，激光发生器功率范围为10～50毫瓦，光斑直径大小范围1微米～5毫米。
进一步的，激光光斑位置分析仪精度为0.1毫米～1微米。
进一步的，步骤2中，激光能够投射到激光光斑位置分析仪的探测靶面中心。
进一步的，在步骤2、步骤5中，采用与激光光斑位置分析仪通信连接的记录仪对光斑位置坐标进行记录。
具体实施方式
实现本发明需要如下的装置：
1、激光发生器。
用于产生激光。功率范围为10～50毫瓦，光斑直径大小范围1微米～5毫米。
2、激光光斑位置分析仪。
设置有探测靶面，用于接收激光照射。精度范围为0.1毫米～1微米。
3、记录仪。
用于接受激光光斑分析仪传输过来的光斑位置坐标信息。记录仪可以采用普通电脑实现。
4、能够在360度旋转的平台。
用于固定激光发生器与激光光斑位置分析仪，实现激光方向的旋转。该平台最好为刚性平台。
以上4个装置组成下述的测量系统。
下面对测量方法进行详细说明，包括如下步骤：
具体实施方法如下：
步骤1：预先设置一个能够360度旋转的平台。该平台配置旋转角度显示。
步骤2：将激光发生器与激光光斑位置分析仪固定设置于平台上，使得激光发生器的激光能够投射到激光光斑位置分析仪的探测靶面规定位置。尤其需要注意的是，激光发出点到探测靶面中心的连线与探测靶平面垂直。一般来说，会使得激光发生器的激光能够投射到激光光斑位置分析仪的探测靶面中心位置。可以将激光发生器与激光光斑位置分析仪固定在一个单独的固定板上，该固定板再固定在平台上，优选为大理石板，因为大理石材热膨胀系数小。
步骤3：确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，
并保持探测靶平面与测量方向垂直；
步骤4：旋转平台90度，激光光斑位置分析仪测量出激光光斑位置坐标，并
进行记录；
步骤5：再将平台旋转180度，再次测量光斑位置坐标并记录；
步骤6：计算两次测量得到的光斑位置坐标在所测运动速度方向上的位移差ΔL。
步骤7：计算出运动系统在所测量运动速度方向上的分速度u，计算公式为：
其中，C为光速，L为激光发生器的激光发出点到探测靶面的距离。
在低速情况下，ΔL远小于L，可以简化为C为光速。
如果要测量运动系统在某一平面的最大分速度，可将该测量系统固定于自动旋转系统，在该平面内旋转360度，并用自动记录仪记录下旋转角度与光斑位移坐标，分析找出相差180度的两光斑最大位移，从而可根据上述方法计算出在该平面的最大分速度。
利用上述方法，本发明提供了以下若干具体实施例。
实施例1：当系统相对绝对参考系的运动速度在300米/秒左右时，选择激光光斑位置分析仪精度为1微米。将激光发生器(功率为50毫瓦)与激光光斑位置分析仪间隔10米，并等高固定在一大理石平台上，使激光光斑能投射到光斑位置分析仪的探测靶面中心；将该系统安装于可360度旋转的平台上(避免旋转过程带来振动干扰)。
确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，并保持探测靶平面与测量方向垂直；将分析仪输出的位置信号与自动记录系统相连接并分析光斑位置坐标。
将该测量系统旋转90度(与飞行器运动方向构成的平面内)，测量出激光光斑位置坐标，之后，将该系统旋转180度，再次测量光斑位置坐标，得到两光斑在所测方向的位移差为20±1微米，根据前述公示计算出运动系统在所测量方向上的分速度(其误差在15米/秒左右)。
实施例2：当系统相对绝对参考系的运动速度在3000米/秒左右时，选择激光光斑位置分析仪精度为1微米。将激光发生器(功率为20毫瓦)与激光光斑位置分析仪间隔5米，并等高固定在一大理石平台上，使激光光斑能投射到光斑位置分析仪的探测靶面中心；将该系统安装于可360度旋转的平台上(避免旋转过程带来振动干扰)。
确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，并保持探测靶平面与测量方向垂直；将分析仪输出的位置信号与自动记录系统相连接并分析光斑位置坐标。
将该测量系统旋转90度(与飞行器运动方向构成的平面内)，测量出激光光斑位置坐标，之后，将该系统旋转180度，再次测量光斑位置坐标，得到两光斑在所测方向的位移差为100±1微米，根据前述公示计算出运动系统在所测量方向上的分速度(其误差在30米/秒左右)。
实施例3：当系统相对绝对参考系的运动速度在30千米/秒左右时，选择激光光斑位置分析仪精度为10微米。将激光发生器(功率为50微瓦)与激光光斑位置分析仪间隔1米，并等高固定在一大理石平台上，使激光光斑能投射到光斑位置分析仪的探测靶面中心；将该系统安装于可360度旋转的平台上(避免旋转过程带来振动干扰)。
确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，并保持探测靶平面与测量方向垂直；将分析仪输出的位置信号与自动记录系统相连接并分析光斑位置坐标。
将该测量系统旋转90度(与飞行器运动方向构成的平面内)，测量出激光光斑位置坐标，之后，将该系统旋转180度，再次测量光斑位置坐标，得到两光斑在所测方向的位移差为200±10微米，根据前述公示计算出运动系统在所测量方向上的分速度(其误差在1.5米/秒左右)。
实施例4：当系统相对绝对参考系的运动速度在300千米/秒左右时，选择激光光斑位置分析仪精度为10微米。将激光发生器(功率为50微瓦)与激光光斑位置分析仪间隔1米，并等高固定在一大理石平台上，使激光光斑能投射到光斑位置分析仪的探测靶面中心；将该系统安装于可360度旋转的平台上(避免旋转过程带来振动干扰)。
确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，并保持探测靶平面与测量方向垂直；将分析仪输出的位置信号与自动记录系统相连接并分析光斑位置坐标。
将该测量系统旋转90度(与飞行器运动方向构成的平面内)，测量出激光光斑位置坐标，之后，将该系统旋转180度，再次测量光斑位置坐标，得到两光斑在所测方向的位移差为2±0.01毫米，根据前述公示计算出运动系统在所测量方向上的分速度(其误差在1.5千米/秒左右)。
实施例5：当系统相对绝对参考系的运动速度在3000千米/秒左右时，选择激光光斑位置分析仪精度为10微米。将激光发生器(功率为30微瓦)与激光光斑位置分析仪间隔0.5米，并等高固定在一大理石平台上，使激光光斑能投射到光斑位置分析仪的探测靶面中心；将该系统安装于可360度旋转的平台上(避免旋转过程带来振动干扰)。
确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，并保持探测靶平面与测量方向垂直；将分析仪输出的位置信号与自动记录系统相连接并分析光斑位置坐标。
将该测量系统旋转90度(与飞行器运动方向构成的平面内)，测量出激光光斑位置坐标，之后，将该系统旋转180度，再次测量光斑位置坐标，得到两光斑在所测方向的位移差为10±0.01毫米，根据前述公示计算出运动系统在所测量方向上的分速度(其误差在3千米/秒左右)。
实施例6：当系统相对绝对参考系的运动速度在30000千米/秒左右时，选择激光光斑位置分析仪精度为0.1毫米。将激光发生器(功率为10微瓦)与激光光斑位置分析仪间隔0.1米，并等高固定在一大理石平台上，使激光光斑能投射到光斑位置分析仪的探测靶面中心；将该系统安装于可360度旋转的平台上(避免旋转过程带来振动干扰)。
确定需要测量的运动速度的方向，使激光与要测量的速度方向一致，并保持探测靶平面与测量方向垂直；将分析仪输出的位置信号与自动记录系统相连接并分析光斑位置坐标。
将该测量系统旋转90度(与飞行器运动方向构成的平面内)，测量出激光光斑位置坐标，之后，将该系统旋转180度，再次测量光斑位置坐标，得到两光斑在所测方向的位移差为20±0.1毫米，根据前述公示计算出运动系统在所测量方向上的分速度(其误差在150千米/秒左右)。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。
本发明的有益效果为：
提供了一种测量方法，用于测量运动系统相对于真空系统(绝对参考系)在某方向上的运动速度,以解决是否存在绝对参考系之争以及为相对绝对参考系运动的系统提供时间和长度等变化的校准方法。本发明操作方便，实现方法简单，效率高，且能灵活确定测量方向，具有很好的使用价值。

Claims (5)

1.一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：预先设置一个能够360度旋转的平台；
步骤2：将激光发生器与激光光斑位置分析仪固定设置于平台上，使得激光发生器的激光能够投射到激光光斑位置分析仪的探测靶面规定位置；
步骤3：确定需要测量的运动速度的方向，使激光发出点到探测靶面中心的连线与要测量的速度方向相垂直；
步骤4：激光光斑位置分析仪测量出激光光斑位置坐标，并进行记录；
步骤5：将平台旋转180度，且激光发出点到探测靶面中心的连线与要测量的运动速度方向垂直，再次测量光斑位置坐标并记录；
步骤6：计算两次测量得到的光斑位置坐标在所测运动速度方向上的位移差ΔL；
步骤7：计算出运动系统在所测量运动速度方向上的分速度u，计算公式为：；其中，C为光速，L为激光发生器的激光发出点到探测靶面的距离。
2.如权利要求1所述的运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，其特征在于，激光发生器功率范围为10~50毫瓦，光斑直径大小范围1微米~5毫米。
3.如权利要求1所述的运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，其特征在于，激光光斑位置分析仪精度为0.1毫米~1微米。
4.如权利要求1所述的运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，其特征在于，在步骤2、步骤5中，采用与激光光斑位置分析仪通信连接的记录仪对光斑位置坐标进行记录。
5.如权利要求1~4任一项所述的运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法，其特征在于，步骤2中，激光能够投射到激光光斑位置分析仪的探测靶面中心。
CN201610248479.XA 2016-04-20 2016-04-20 一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法 Active CN105785062B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610248479.XA CN105785062B (zh) 2016-04-20 2016-04-20 一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610248479.XA CN105785062B (zh) 2016-04-20 2016-04-20 一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105785062A true CN105785062A (zh) 2016-07-20
CN105785062B CN105785062B (zh) 2019-03-15

Family

ID=56396995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610248479.XA Active CN105785062B (zh) 2016-04-20 2016-04-20 一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105785062B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE1730235A1 (sv) * 2017-09-03 2019-03-04 Jan Slowak Apparat för mätning av den absoluta hastigheten i rymden

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1860380A (zh) * 2003-07-25 2006-11-08 克劳斯·沃尔特 速度测量
US8213023B2 (en) * 2010-07-08 2012-07-03 Val Parker Velometer, navigational apparatus and methods for direct measurement of object's own velocity
CN104390633A (zh) * 2014-12-10 2015-03-04 四川航天计量测试研究所 一种非接触式机构空间运动测量装置及实现方法
CN104614549A (zh) * 2015-03-06 2015-05-13 周家军 利用光线偏移的速度测量方法及装置
CN104714046A (zh) * 2015-03-06 2015-06-17 周家军 使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1860380A (zh) * 2003-07-25 2006-11-08 克劳斯·沃尔特 速度测量
US8213023B2 (en) * 2010-07-08 2012-07-03 Val Parker Velometer, navigational apparatus and methods for direct measurement of object's own velocity
CN104390633A (zh) * 2014-12-10 2015-03-04 四川航天计量测试研究所 一种非接触式机构空间运动测量装置及实现方法
CN104614549A (zh) * 2015-03-06 2015-05-13 周家军 利用光线偏移的速度测量方法及装置
CN104714046A (zh) * 2015-03-06 2015-06-17 周家军 使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE1730235A1 (sv) * 2017-09-03 2019-03-04 Jan Slowak Apparat för mätning av den absoluta hastigheten i rymden

Also Published As

Publication number Publication date
CN105785062B (zh) 2019-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102706361B (zh) 一种高精度多惯导系统姿态精度评定方法
Jekeli A review of gravity gradiometer survey system data analyses
CN103234512B (zh) 三轴气浮台高精度姿态角度及角速度测量装置
CN104501835B (zh) 一种面向空间应用异构imu初始对准的地面试验系统及方法
CN104374388A (zh) 一种基于偏振光传感器的航姿测定方法
CN104457688B (zh) 卫星上批量设备姿态角度矩阵的高精度自动化测量装置
CN103389808B (zh) 一种空间鼠标及获取空间鼠标位移的方法
CN103175528A (zh) 基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法
CN104155054A (zh) 一种基于气浮扭摆台的转动惯量的频域检测方法
CN109781139A (zh) 惯性基准系统校准标定方法
US20080291082A1 (en) Method for detecting atmospheric turbulence by an embedded electromagnetic sensor, notably on board an aircraft
CN102997935A (zh) 一种基于光学和惯性组合测量的自主gnc仿真试验系统
CN110187400A (zh) 基于航向跟踪的海空重力扰动水平分量测量误差调制方法
Lu et al. Improved calibration of IMU biases in analytic coarse alignment for AHRS
CN105785062A (zh) 一种运动系统相对于绝对参考系的运动速度的测量方法
CN106768631B (zh) 一种基于加速度测量的三维转动量测试装置及测试方法
CN103292810B (zh) 一种旋转式惯导系统信号同步补偿方法
Li et al. Airborne position and orientation system for aerial remote sensing
CN102519671A (zh) 一种用于测量陀螺仪静平衡的基于双目视觉的空间位姿测量装置
CN102519672B (zh) 一种用于测量陀螺仪静平衡的基于单目原理的六自由度位姿测量装置
Li et al. A trajectory similarity-based method to evaluate GNSS kinematic precise positioning performance with a case study
RU2348009C1 (ru) Гравиметрический способ определения уклонения отвесной линии в океане на подвижном объекте
Wang et al. Integrated navigation method based on inertial and geomagnetic information fusion
CN104655095B (zh) 一种利用光纤陀螺测定地理纬度的方法
CN102914319B (zh) 一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant