CN106382925B - 一种活动测量设备正北方向的综合标定方法 - Google Patents

一种活动测量设备正北方向的综合标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种活动测量设备正北方向的综合标定方法，涉及方位标定领域，包括测量车，所述测量车上设有天线，所述方法包括如下步骤：步骤1、间隔一定时间用本天线对准两次北极星，记下两次对星角度以及间隔时间ΔT；步骤2、对俯仰角进行大气折射修正后，得到修正后的两点坐标(A1,E1)、(A2,E2)；步骤3、算出本天线对北极点的卷绕角与俯仰角(A0,E0)；本发明使得需求设备少，精度高，适用于布站周围既无基准方位标、又无其他固定站的情况，对于任务密度大、设备转场频繁的状况尤为有效。

Description

一种活动测量设备正北方向的综合标定方法
技术领域
本发明涉及方位标定领域，具体涉及一种活动测量设备正北方向的综合标定方法。
背景技术
北极星与地球连线并未与地球自转轴严格重合，但夹角很小，因此北极星不一定在正北方向；不考虑大气折射，北极星约每24小时逆时针绕中心转一个很小的标准圆，如果考虑大气折射，则变为一个东西长、南北短的椭圆，该圆(椭圆)的中心就是北极点。所谓北极点，就是在地球自转轴通过地球北极方向的射线上距离地球无限远处的一个点。实际上如果把夜空中的恒星的运动折算成从地心观察的角速度，其运动是非常缓慢的，基本可看做静止，但由于地球自转，因而站在地球上感到夜空中的恒星围绕地球转动，具体到北半球，就看到夜空中所有恒星、所有星座都在围绕北极点转圈，周期为23.9394天；地球公转一周，恒星绕北极点所转圈数地球自转圈数少一圈；北极星在北半天空大熊星座(北斗七星)与仙后星座(W形或M形)之间，基本上在北斗七星勺口两星连线的延伸线上，与勺口两星中较近一颗星的距离大约是勺口两星连线长度的五倍。由于北极星离北极点很近，所以用肉眼观察北斗星与仙后星座总是绕北极星做逆时针椭圆运动，而北极星位置基本不动，这也正是用之来标定正北的原因之一。
现有技术中布站周围必须要有基准方位标或者其他固定站的等设备，对于任务密度大、设备转场频繁的状况适应程度较低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种活动测量设备正北方向的综合标定方法，使得需求设备少，精度高，适用于在任务密度大、设备转场频繁的情况。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种活动测量设备正北方向的综合标定方法，其特征在于，包括测量车，所述测量车上设有天线，所述方法包括如下步骤：
步骤1、间隔一定时间用本天线对准两次北极星，记下两次对星角度以及间隔时间ΔT；
步骤2、对俯仰角进行大气折射修正后，得到修正后的两点坐标(A1,E1)、(A2,E2)；
步骤3、算出本天线对北极点的卷绕角与俯仰角(A0,E0)。
优选地，所述步骤1中为在同一夜晚进行对北极星的对准。
优选地，所述步骤2中ΔT为两个小时以上。
优选地，所述步骤2中光线折射误差公式为：
ΔEd＝57.29578×10-6NSctanEC
式中：ΔEd为光线折射引起的俯仰角误差，
Ec为对星俯仰角，
Ns＝300，为地面大气折射指数。
优选地，所述步骤2中修正后的北极星在天空的运行轨迹为以北极点为圆心的一个标准圆，所述修正后的(A1,E1)、(A2,E2)为该标准圆两点。
优选地，所述步骤3中设定点(A3,E3)为两个北极星位置(A1,E1)、(A2,E2)的中间点，
当A1≥A2且E1＞E2时，A0＝A3+|ΔA|，E0＝E3-|ΔE|，
当A1＜A2且E1≥E2时，A0＝A3+|ΔA|，E0＝E3+|ΔE|，
当A1≤A2且E1＜E2时，A0＝A3-|ΔA|，E0＝E3+|ΔE|，
当A1＞A2且E1≤E2时，A0＝A3-|ΔA|，E0＝E3-|ΔE|。
本发明提供了一种活动测量设备正北方向的综合标定方法，使得需求设备少，精度高，适用于布站周围既无基准方位标、又无其他固定站的情况，对于任务密度大、设备转场频繁的状况尤为有效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的综合标定方法的流程示意图；
图2为本发明的中北极星测量轨迹示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种活动测量设备正北方向的综合标定方法，其特征在于，包括测量车，所述测量车上设有天线，所述方法包括如下步骤：
步骤1、间隔一定时间用本天线对准两次北极星，记下两次对星角度以及间隔时间ΔT；
步骤2、对俯仰角进行大气折射修正后，得到修正后的两点坐标(A1,E1)、(A2,E2)；
步骤3、算出本天线对北极点的卷绕角与俯仰角(A0,E0)。
如图2所示，在同一夜晚间隔一定时间用本天线对两次北极星(间隔时间两个小时以上，越长越好)，记下两次对星角度；对俯仰角进行大气折射修正后，得到新的两点坐标(A1,E1)、(A2,E2)以及间隔时间ΔT。其中A1、A2均为卷绕角；修正后的两点坐标也在同一个以北极点为圆心的标准圆上，又已知间隔时间ΔT，可算出本天线对北极点的卷绕角与俯仰角(A0,E0)，点(A3,E3)为两个北极星位置(A1,E1)、(A2,E2)的中间点，同时可以出这两个不同的北极星位置所走过的圆心角为其中：
根据几何关系可以求出：
A0＝A3±|ΔA|
E0＝E3±|ΔE|
其中：
又因为北极星绕北极点逆时针旋转，所以：
当A1≥A2且E1＞E2时，A0＝A3+|ΔA|，E0＝E3-|ΔE|；
当A1＜A2且E1≥E2时，A0＝A3+|ΔA|，E0＝E3+|ΔE|；
当A1≤A2且E1＜E2时，A0＝A3-|ΔA|，E0＝E3+|ΔE|；
当A1＞A2且E1≤E2时，A0＝A3-|ΔA|，E0＝E3-|ΔE|。
解出的E0是本地对北极点的俯仰角，也是本地纬度值，该值加上大气折射修正值，就是本地对北极星的观测俯仰角。
解出的A0就是本天线对准北极点时的卷绕角；因为方位角不受大气折射影响，因此将A0取负，既是本天线的方位零位偏差；若此值在-180°～180°范围之外，则加减360°使之进入-180°～180°范围。在计算中周期T取24×60×(1-1/365.25)＝1436.0575分钟。
此方法也用于本设备布站周围既无基准方位标，又无其他固定站的情况。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种活动测量设备正北方向的综合标定方法，包括测量车，所述测量车上设有天线，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1、间隔一定时间用本天线对准两次北极星，记下两次对星角度以及间隔时间ΔT；
步骤2、对俯仰角进行大气折射修正后，得到修正后的两点坐标(A1,E1)、(A2,E2)；
步骤3、设定点(A3,E3)为两个北极星位置(A1,E1)、(A2,E2)的中间点，算出本天线对北极点的卷绕角与俯仰角(A0,E0)，
当A1≥A2且E1＞E2时，A0＝A3+|ΔA|，E0＝E3-|ΔE|，
当A1＜A2且E1≥E2时，A0＝A3+|ΔA|，E0＝E3+|ΔE|，
当A1≤A2且E1＜E2时，A0＝A3-|ΔA|，E0＝E3+|ΔE|，
当A1＞A2且E1≤E2时，A0＝A3-|ΔA|，E0＝E3-|ΔE|；
其中，
2.如权利要求1所述的活动测量设备正北方向的综合标定方法，其特征在于，所述步骤1中为在同一夜晚进行对北极星的对准。
3.如权利要求1所述的活动测量设备正北方向的综合标定方法，其特征在于，所述步骤2中ΔT为两个小时以上。
4.如权利要求1所述的活动测量设备正北方向的综合标定方法，其特征在于，所述步骤2中光线折射误差公式为：
ΔEd＝57.29578×10-6NSctanEC
式中：ΔEd为光线折射引起的俯仰角误差，
Ec为对星俯仰角，
Ns＝300，为地面大气折射指数。
5.如权利要求1所述的活动测量设备正北方向的综合标定方法，其特征在于，所述步骤2中修正后的北极星在天空的运行轨迹为以北极点为圆心的一个标准圆，所述修正后的(A1,E1)、(A2,E2)为该标准圆两点。
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