CN111854800A - 陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法 - Google Patents

陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111854800A
CN111854800A CN202010730228.1A CN202010730228A CN111854800A CN 111854800 A CN111854800 A CN 111854800A CN 202010730228 A CN202010730228 A CN 202010730228A CN 111854800 A CN111854800 A CN 111854800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
total station
station
constant
astronomical
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
CN202010730228.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111854800B (zh
Inventor
张翠
王川
孙小强
艾君芳
宋建鹏
刘君浩
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.)
Xi'an Hangguang Instrument Factory
Original Assignee
Xi'an Hangguang Instrument Factory
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 Xi'an Hangguang Instrument Factory filed Critical Xi'an Hangguang Instrument Factory
Priority to CN202010730228.1A priority Critical patent/CN111854800B/zh
Publication of CN111854800A publication Critical patent/CN111854800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111854800B publication Critical patent/CN111854800B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法，包括全站仪，所述全站仪下方与陀螺寻北仪之间通过底座上的螺钉同轴连接，所述全站仪上安装有提手，所述全站仪底部通过螺钉与陀螺寻北仪同轴连接，所述全站仪内安装有供电模块，所述全站仪上安装有为定向测量软件提供解算及信息交互平台的数据处理模块。本发明以全站仪的基本框架为根基，在其基本测角、测距功能的基础上，增加守时模块、授时定位模块、侧键模块、数据处理模块及测量软件，形成一款小型化、便携式、使用方便的自主标定装置。

Description

陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及工程测量检测技术领域，尤其涉及陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法。
背景技术
陀螺寻北仪是可以在地理南北纬度75度范围内的地面、矿井及隧道的任意地点指出真北方向的仪器，广泛应用于工程施工测量及军事瞄准，由于装配及上置仪器度盘零位的不同，每台陀螺寻北仪的仪器常数都是不一样的，因此需要针对每台设备进行仪器常数标定，未进行仪器常数标定的陀螺寻北仪定向测量成果为陀螺方位角，已进行仪器常数标定的陀螺寻北仪定向测量成果为实际测量所需的天文方位角。实际应用中，仪器常数是指在未标定情况下，仪器测量所得的陀螺方位角与天文真北方位角之间的差值，该常数通常在陀螺寻北仪出厂前由厂家进行标定，之后每隔3个月由用户根据需要重新标定，这样费时费力，降低了实用性。
目前陀螺寻北仪仪器常数标定方法是将设备架设于已知的天文方位边进行多测回测量，然后通过将仪器测量结果与已知的天文方位边进行对比，对比结果为所需仪器常数，将该仪器常数手动输入陀螺寻北仪完成仪器常数的标定。目前这种方法存在三方面不足：第一，用于标定仪器常数的已知天文方位边需要使用其他更高精度的测量设备提前测得，并且需要定期进行复测，避免由于基准边的偏移引起仪器常数的不准确；第二，给仪器常数的标定带来时间和环境等条件的限制，即在没有已知天文方位边的场地不能进行标定，并且仪器常数标定完成后，若发生了漂移，不能及时发现，不仅为测量结果的准确性埋下了隐患，也不便于对设备可靠性和稳定性的判断；第三，测量过程中需要人工记录数据及计算。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法，本发明以全站仪的基本框架为根基，在其基本测角、测距功能的基础上，增加守时模块、授时定位模块、侧键模块、数据处理模块及测量软件，形成一款小型化、便携式、使用方便的自主标定装置。
根据本发明实施例的一种陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法，包括陀螺寻北仪和全站仪，所述全站仪与陀螺寻北仪之间通过底座上的螺钉同轴连接，所述全站仪上安装有提手，所述全站仪底部通过螺钉与陀螺寻北仪同轴连接，所述全站仪内安装有供电模块，所述全站仪上安装有为定向测量软件提供解算及信息交互平台的数据处理模块，所述全站仪内设有为所述数据处理模块提供水平方向角信息测角测距模块，所述提手上固定安装有为所述数据处理模块提供位置信息的授时定位模块，所述全站仪内部设有为所述数据处理模块提供毫秒级时间信息的守时模块，所述守时模块为恒温晶体振荡器，所述全站仪上设置有授时定位模块且所述授时定位模块通过螺丝与全站仪同轴安装，所述全站仪一侧固定安装有测置时间触发模块，所述触发模块通过弹性电缆与所述全站仪内部的控制模块实现信号连接。
优选地，所述数据处理模块为内置操作系统的工业级小型化平板电脑，所述平板电脑一体化安装在所述全站仪倒镜原显示屏位置，所述平板电脑内部通过线缆与所述供电模块、授时定位模块以及全站仪内部的控制模块连接。
优选地，所述授时定位模块内部通过电缆线与所述供电模块、数据处理模块以及全站仪内部控制模块电性连接，在进行差分定向时可作为差分定向基准站使用。
优选地，所述守时模块通过内部电缆与全站仪内部的控制模块连接。
优选地，所述全站仪一侧安装有侧键模块，所述侧键模块采用按压弹出的方式固定在所述全站仪侧面，通过电缆与全站仪内部的控制模块连接。
优选地，所述供电模块为多块电池并联设置，所述电池安装在所述全站仪两侧。
优选地，所述数据处理模块内安装有用于完成基准天文方位边的定向测量软件，所述定向测量软件分为差分定向子模块和天文定向子模块。
优选地，方法步骤如下：
步骤1、根据检测时间确定基准天文方位边获取的方式；
步骤2、根据步骤1选择的基准天文方位边获取的方式，选择测站点A、地面目标点M，并确定测站点A与地面目标点M之间的距离；
步骤3、在测站点A架设所述陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，在所述地面目标点M架设差分定向移动站或目标觇板，若是晚上需架设夜视觇板；
步骤4、根据所选基准天文方位边的获取方式进行相应测量；
步骤5、启动所述陀螺寻北仪进行陀螺定向测量，测量结果记录为陀螺方位角B；
步骤6、所述陀螺寻北仪向陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置请求基准天文方位边信息，记录为天文方位角Am，自动解算仪器常数C＝Am-B；
步骤7、若所述陀螺寻北仪内部还未输入仪器常数，则将C直接保存为仪器常数，完成仪器常数自主标定，若陀螺寻北仪内部已经输入仪器常数C’，则解算出仪器常数漂移量△C＝C-C’，判断|△C|是否超出该测量领域要求值，若超出则使用△C对内部仪器常数C’进行修正。
优选地，所述基准天文方位边获取的方式分为适用于白天的差分定向改正法以及适用于傍晚的北极星天文定向法。
优选地，根据所述基准天文方位边获取的方式来确定测站点A与地面目标点M之间的距离，若使用差分定向改正法则测站点A和目标点M间的距离应不小于800m且应通视，并且测站点A的天文经纬度应为一等精度已知值；若使用北极星天文定向法则测站点A和目标点M间的距离不小于200m且测站点A应与北极星通视。
优选地，所述△C值的大小为仪器常数的漂移量，所述△C值可作为陀螺寻北仪仪器常数稳定性的判断依据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明中陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法可以自主获取天文方位边，使得陀螺寻北仪的仪器常数标定不再依赖于已知边，在任何地方都可进行，为仪器常数的标定提供了极大便利性的同时，提高标定效率，缩短标定时间；
(2)本发明不仅可以用于仪器常数标定，还可用于检测仪器常数漂移量，对该漂移量的跟踪记录，可用于辅助判断引起仪器常数漂移的原因，为提高仪器常数稳定性及可靠性做基础数据支撑。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的陀螺陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法的工作流程图；
图2为本发明提出的陀螺陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法的北极星视位置计算流程框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1，一种陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法，包括陀螺寻北仪和全站仪，测角测距等基础模块，设置于全站仪内部，为数据处理模块提供水平方向角信息，全站仪底部通过螺钉与陀螺寻北仪同轴连接，所述全站仪上安装有提手，所述全站仪底部通过螺钉与陀螺寻北仪同轴连接，所述全站仪内安装有供电模块，所述全站仪上安装有为定向测量软件提供解算及信息交互平台的数据处理模块，所述全站仪内设有为所述数据处理模块提供水平方向角信息测角测距模块，所述提手上固定安装有为所述数据处理模块提供位置信息的授时定位模块，所述全站仪内部设有守时模块，采用高精度恒温晶振的守时模块，设置于全站仪内部，为数据处理模块提供准确的毫秒级时间信息，侧键模块采用按压弹出的方式固定于全站仪一侧，内部通过线缆与全站仪内部线缆连接，为数据处理模块提供目标瞄准及切换触发信息，所述守时模块为恒温晶体振荡器，所述全站仪上设置有授时定位模块，授时定位模块采用刚性连接，固定于全站仪提手上，与全站仪通过中心螺丝同轴装配，可通过中心螺母拆装，内部电缆触点和电缆线与全站仪内部线缆连接，为数据处理模块提供位置信息，为守时模块提供授时信息，所述全站仪一侧固定安装有测置时间触发模块，所述触发模块通过弹性电缆与所述全站仪内部的控制模块实现信号连接。
数据处理模块采用内置操作系统的高配置、小型化工业平板电脑，安装于全站仪倒镜显示屏位置，组成一体，内部通过线缆与全站仪内部线缆连接，为定向测量软件提供解算及信息交互平台。
所述供电模块为多块电池并联设置，所述电池安装在所述全站仪两侧，本发明优选为供电模块采用两块大容量电池并联，分别安装于全站仪的两侧，为整个装置供电，两块电池可以同时也可独立供电。
全站仪主机软件安装于全站仪内部的控制模块，在测角测距解算基本功能基础上，增加守时模块控制及时间信息输出功能、目标瞄准及切换信息获取并输出等功能，定向测量软件安装于数据处理模块，通过与其他各个模块的信息和命令交互，完成基准天文方位边的获取。定向测量软件分为差分定向和天文定向两个子模块，具体测量实现过程如下：
差分定向子模块：
差分定向子模块通过控制授时定位定向模块，获取大地方位角和位置坐标，然后利用垂线偏差分量对大地方位角进行拉普拉斯改正，最终实现天文方位边的获取。
垂线偏差分量为一等精度已知值，也可使用差分定位获取测站点A的大地经纬度，配合天文经纬度解算出高精度垂线偏差值；
所述授时定位定向模块包含授时定位模块和差分定向移动站；
差分定向子模块向授时定位模块发送启动差分定向命令；
授时定位模块启动自身和移动站的初始化，初始化结束后自动开始差分定向和定位测量，测量完成后将结果传输至差分定向子模块，重复测量及传输10次以上；
差分定向子模块对测量结果进行剔除粗大误差等处理，生成大地方位角和位置坐标；
用垂线偏差分量对大地方位角进行拉普拉斯改正，最终得到天文方位角。
天文定向子模块：
天文定向子模块通过控制、协调装置各模块，实现命令和信息的交互，最终实现天文方位边的获取。
天文定向子模块向授时定位模块发送启动定位命令，向全站仪主机软件发送启动守时命令；
授时定位模块启动初始化，初始化完成后开始定位，将定位结果(经度L，纬度B，大地高H)自动传输至天文定向子模块；
全站仪主机软件控制守时模块开始守时，并时刻等待响应侧键模块的触发信息；
观测人员根据作业流程，对地面目标或者北极星进行瞄准测量，瞄准同时唤醒侧键；
全站仪主机软件接收到侧键模块的触发后，立刻记录当前守时信息tUTC及水平角信息，然后根据触发方式判断出瞄准目标(北极星或地面目标)，并将目标信息、时间信息及水平角信息传输至天文定向子模块；
天文定向子模块对接收到的信息进行校准，校准出错，语音提示重新测量，校准无误，语音提示当前测回瞄准完成。根据目标信息判断当前瞄准目标，若为北极星，则根据测站位置、时间信息解算出(后附解算方法)此刻北极星的天文方位角AAG并存储，同时存储水平角信息αAG；若为地面目标，则存储水平角信息αAM。
经过对北极星盘左盘右分别十测回测量、地面目标盘左盘右分别三测回测量后，提示测量完成，天文定向子模块自动解算出地面目标天文方位角AAM＝αAM-αAG+AAG。
天文方位角AAG计算：
t＝S0+1.00273791[(TP-8)+ΔTu]+λ-α；
式中：
λ为测站点的天文经度，由于实际中测站点的天文经度获取难度大，并且对测量结果的影
响较小，因此用大地经度L代替，从而使测量过程更加简化；
ΔTu为世界时(UT1)与协调世界时(UTC)之差，从iers星表中读出；
Tp为照准北极星瞬间的协调北京时(即协调世界时UTC+8h)；
S0为世界时(UT1)0h的真恒星时；
α为北极星的视赤经，即假定大气透明且无折射，由测站看到的恒星位置，以观测时刻的真赤道和真春分点为基准；
照准瞬间的北京协调时Tp计算：Tp＝TUTC+8；
世界时(UT1)0h的真恒星时S0计算：
S0＝S1+S2；
式中：
S1为平恒星时，SS为地球自转角，S2为二均差。
北极星视位置赤经、赤纬的计算：
北极星视位置是指恒星在以地球质心为中心的天球上，以观测时刻的真赤道和真春分点为参考的位置,具体计算流程框图如下图2所示：
具体计算方法：
(1)依巴谷星表数据的历元归算
历元归算是将北极星在依巴谷天球参考架的天球坐标(α1、δ1)由星表历元1991.25变换至历元J2000.0的计算。北极星在质心天球参考架(BCRF)的天球位置，从历元1991.25变换至参考历元t0变换公式如下：
Figure BDA0002603038260000061
式中，α0、δ0为北极星在参考历元t0的BCRF天球坐标；μα、μδ为星表给出的北极星赤经自行、赤纬自行；Δt0＝t0-1991.25，对于历元J2000.0，Δt0＝8.75。
北极星地心平赤道坐标的计算；
北极星在参考历元J2000.0的空间直角坐标的计算公式为：
Figure BDA0002603038260000062
式中，P0及后面的Pi(i＝0、1～6)定义为Pi＝[Xi Yi Zi]T；r为北极星至太阳系质心的距离，以天文单位(AU)为单位，r＝1/sinπ≈206264.806″/π″。
北极星自行、视向速度的单位换算：
Figure BDA0002603038260000071
式中，Vr为北极星的视向速度；A为一个天文单位(AU)的公里数，A＝149597870.691km。Vμ的三个分量分别代表北极星相对太阳系质心空间速度的正交分量，以AU/d为单位。
历元J2000.0至观测瞬间的空间运动改正计算；
北极星由参考历元J2000.0至观测时刻的空间运动改正计算模型为：
P1＝P0+RVμ(t-t0)；
式中，矩阵R的定义为：
Figure BDA0002603038260000072
t为观测时刻的TDB儒略日；t0为历元J2000.0对应的TDB儒略日(2451545.0)。北极星坐标
太阳系质心至地球质心的归算：
P2＝P1-E(t)；
式中，P2为北极星的地球质心三维位置矢量；E(t)为地球质心的太阳系质心三维坐标(以AU为单位)，根据DE/405行星历表数据计算。
光纤偏折改正后的恒星地心平赤道坐标计算：
Figure BDA0002603038260000073
其中：
Figure BDA0002603038260000074
式中，Er(t)为地球质心的日心三维坐标(以AU为单位)，根据DE/405行星历表数据计算。
k1＝2GS/(c2A)＝2k2/c′2＝1.9741×10-8；
式中，GS为日心引力常数；c为以m/s为单位的光速；c′为以AU/d为单位的光速；k为高斯引力常数。其中：GS＝1.32712442076×1020(m3/s2)；k＝0.01720209895；c＝299792458(m/s)；c′＝173.144632685(AU/d)。
周年光行差改正的恒星地心平赤道坐标计算：
P4＝[γ-1P3+f2·E′(t)]/(1+f1)；
其中，
Figure BDA0002603038260000081
式中，E′(t)为地球质心的太阳系质心三维坐标变率，根据DE/405行星历表数据计算。
恒星地心真赤道坐标计算：
P5＝N(t)S(t)BP4；
式中，N(t)为章动旋转矩阵；S(t)为岁差旋转矩阵；B为历元偏置矩阵。
真赤道坐标归算至IERS参考级(IPR)的计算：
P6＝A(t)P5；
式中，xp、yp分别为地球瞬时极相对IRP的极坐标，极移矩阵A(t)按下式定义：
A(t)＝Ry(-xp)Rx(-yp)；
恒星球面视位置计算：
Figure BDA0002603038260000082
陀螺寻北仪器常数自主标定及漂移量检测的方法，方法步骤如下：
步骤1、根据检测时间确定基准天文方位边获取的方式，若白天选择差分定向改正法，若傍晚选择北极星天文定向法；
差分定向改正法获取天文方位角原理：
装置上置的授时定位模块作为差分定向的基准站，与移动站配合，可完成测站点(该测站点选取时需已知其天文经纬度λ和φ)与目标点的大地方位角GAM获取，测站点与目标点之间的距离不小于800m；
该大地方位角GAM通过电缆线传输至数据处理模块；
安装于数据处理模块的定向测量软件中差分定向子模块对GAM进行拉普拉斯改正，得到天文方位角AAM，改正模型如下：
GAM＝AAM-(λ-L)sinφ-(ξsinGAM+ηcosGAM)tanAAM；
式中：λ为测站点天文经度，已知；
φ为测站点天文纬度，已知；
L为测站点大地经度，由差分定位得到；
ξ为测站点垂线偏差的子午分量；
η为测站点垂线偏差的卯酉分量；
天文定向法获取天文方位角原理：
授时定位模块通过电缆线与全站仪内部控制模块线缆连接，全站仪主机软件的守时模块控制功能，使用授时定位模块输出的授时信息，对装置内部的守时模块进行时间校准并守时，以便随时获取UTC时间信息；
授时定位模块通过内部线缆向数据处理模块提供测站点的大地坐标(L，B)；
使用装置的测角模块，获取测站点与地面目标点或北极星间的水平角，该水平角信息通过内部线缆传输至数据处理模块；
使用侧键模块，向全站仪软件输送瞄准目标瞬间及瞄准目标切换信息；
全站仪主机软件的目标瞄准及切换信息获取并输出功能时刻接收侧键模块的触发信息，并根据触发方式判断出是瞄准目标或目标切换信息，再将该信息以及当前准确时间信息TUTC、水平角α通过内部线缆传输至数据处理模块；
安装于数据处理模块的定向测量软件中天文定向子模块根据获取到的侧键信息判断出当前的瞄准目标，若是北极星，则使用北极星时角定向法，以L、B、TUTC、α等参数解算出测站点至北极星的天文方位角AAG，并记录水平角为αAG；若是地面目标，则记录水平角为αAM；
经过多次测量(即目标瞄准)，剔除粗差，解算出地面目标天文方位角AAM＝αAM-αAG+AAG。
步骤2、根据步骤1选择的基准天文方位边获取的方式，选择测站点A、地面目标点M，若选择差分定向改正法，测站点A是天文经纬度需是一等精度已知值，确定测站点A与地面目标点M之间的距离，根据所述基准天文方位边获取的方式来确定测站点A与地面目标点M之间的距离，若使用差分定向改正法则测站点A和目标点M间的距离应不小于800m且应通视，若使用北极星天文定向法则测站点A和目标点M间的距离应不小于200m且测站点A应与北极星通视；
步骤3、在测站点A架设所述陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，在所述地面目标点M架设差分定向移动站或目标觇板，若是晚上需架设夜视觇板；
步骤4、根据所选基准天文方位边的获取方式进行相应测量；
步骤5、启动所述陀螺寻北仪进行陀螺定向测量，测量结果记录为陀螺方位角B；
步骤6、所述陀螺寻北仪向陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置请求基准天文方位边信息，记录为天文方位角Am，自动解算仪器常数C＝Am-B；
步骤7、若陀螺寻北仪内部还未输入仪器常数，则将C直接保存为仪器常数，完成仪器常数自主标定；若陀螺寻北仪内部已经输入仪器常数C’，则解算出仪器常数漂移量△C＝C-C’，判断|△C|是否超出该测量领域要求值，若超出则使用△C对内部仪器常数C’进行修正，该△C值的大小反应了仪器常数的漂移量，可以作为陀螺寻北仪仪器常数稳定性的判断依据。
综上所述，本发明对装置上的改进，使用垂线偏差分量经过拉普拉斯改正将大地方位角转换为天文方位角供使用，通过对全站仪的改造，一个装置即可完成天文定向功能。陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法以全站仪的基本框架为根基，在其基本测角、测距功能的基础上，增加守时模块、授时定位模块、侧键模块、数据处理模块及测量软件，形成一款小型化、便携式、使用方便的自主标定装置。该装置实现二等及以上基准天文方位边的方式有两种，一种是测量软件通过调配授时定位模块及差分定向移动站，利用其差分定向原理，实现800m基线内的大地方位角测定，然后对该方位角进行拉普拉斯改正，得到可用于仪器常数标定的天文方位角；另一种是测量软件通过设置、调配各个模块，以及对测量过程数据的记录、解算，可实现以北极星为目标天体的天文定向，获取可用于仪器常数标定的天文方位角。
本发明对检测方法上的改进，本发明使用本发明公开的陀螺寻北仪器自身装置即可完成仪器常数的自主标定和漂移量检测，为了实现陀螺寻北仪仪器常数自主标定及漂移量检测，本发明中将陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法使用螺钉同轴安装于陀螺寻北仪主机顶部，内部设有通讯线缆。利用该装置的白天差分定向、夜晚北极星天文定向的功能，可获取地面任意一条边的二等及以上天文方位角，该方位角通过线缆自动传输至陀螺寻北仪，陀螺寻北仪将其作为基准天文方位边后自主完成仪器常数的标定或漂移量的检测。
同时，陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法可以自主获取天文方位边，使得陀螺寻北仪的仪器常数标定不再依赖于已知边，在任何地方都可进行，为仪器常数的标定提供了极大的便利性的同时，提高标定效率，缩短标定时间，该装置不仅可以用于仪器常数标定，还可用于检测仪器常数漂移量，对该漂移量的跟踪记录，可用于辅助判断引起仪器常数漂移的原因，为提高仪器常数稳定性及可靠性做基础数据支撑。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，包括全站仪，所述全站仪下方与陀螺寻北仪之间通过底座上的螺钉同轴连接，所述全站仪上安装有提手，所述全站仪底部通过螺钉与陀螺寻北仪同轴连接，所述全站仪内安装有供电模块，所述全站仪上安装有为定向测量软件提供解算及信息交互平台的数据处理模块，所述全站仪内设有为所述数据处理模块提供水平方向角信息测角测距模块，所述提手上固定安装有为所述数据处理模块提供位置信息的授时定位模块，所述全站仪内部设有为所述数据处理模块提供毫秒级时间信息的守时模块，所述守时模块为恒温晶体振荡器，所述全站仪上设置有授时定位模块且所述授时定位模块通过螺丝与全站仪同轴安装，所述全站仪一侧固定安装有测置时间触发模块，所述触发模块通过弹性电缆与所述全站仪内部的控制模块实现信号连接。
2.根据权利要求1所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，所述数据处理模块为内置操作系统的工业级小型化平板电脑，所述平板电脑一体化安装在所述全站仪倒镜原显示屏位置，所述平板电脑内部通过线缆与所述供电模块、授时定位模块以及全站仪内部的控制模块连接。
3.根据权利要求1所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，所述授时定位模块内部通过电缆线与所述供电模块、数据处理模块以及全站仪内部控制模块电性连接，在进行差分定向时可作为差分定向基准站使用。
4.根据权利要求1所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，所述守时模块通过内部电缆与全站仪内部的控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，所述全站仪一侧安装有侧键模块，所述侧键模块采用按压弹出的方式固定在所述全站仪侧面，通过电缆与全站仪内部的控制模块连接。
6.根据权利要求3所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，所述供电模块为多块电池并联设置，所述电池安装在所述全站仪两侧。
7.根据权利要求2所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，其特征在于，所述数据处理模块内安装有用于完成基准天文方位边的定向测量软件，所述定向测量软件分为差分定向子模块和天文定向子模块。
8.如权利要求1-7所述任一项所述的陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置的检测方法，其特征在于，方法步骤如下：
步骤1、根据检测时间确定基准天文方位边获取的方式；
步骤2、根据步骤1选择的基准天文方位边获取的方式，选择测站点A、地面目标点M，并确定测站点A与地面目标点M之间的距离；
步骤3、在测站点A架设所述陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置，在所述地面目标点M架设差分定向移动站或目标觇板，若是晚上需架设夜视觇板；
步骤4、根据所选基准天文方位边的获取方式进行相应测量；
步骤5、启动所述陀螺寻北仪进行陀螺定向测量，测量结果记录为陀螺方位角B；
步骤6、所述陀螺寻北仪向陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置请求基准天文方位边信息，记录为天文方位角Am，自动解算仪器常数C＝Am-B；
步骤7、若所述陀螺寻北仪内部还未输入仪器常数，则将C直接保存为仪器常数，完成仪器常数自主标定，若陀螺寻北仪内部已经输入仪器常数C’，则解算出仪器常数漂移量△C＝C-C’，判断|△C|是否超出该测量领域要求值，若超出则使用△C对内部仪器常数C’进行修正，所述△C值的大小为仪器常数的漂移量，所述△C值可作为陀螺寻北仪仪器常数稳定性的判断依据。
9.根据权利要求8所述的陀螺寻北仪常数自主标定及漂移量检测的方法，其特征在于，所述基准天文方位边获取的方式分为适用于白天的差分定向改正法以及适用于傍晚的北极星天文定向法。
10.根据权利要求9所述的陀螺寻北仪常数自主标定及漂移量检测的方法，其特征在于，所述基准天文方位边获取的方式来确定测站点A与地面目标点M之间的距离，若使用差分定向改正法则测站点A和目标点M间的距离应不小于800m且应通视，并且测站点A的天文经纬度应为一等精度已知值；若使用北极星天文定向法则测站点A和目标点M间的距离不小于200m且测站点A应与北极星通视。
CN202010730228.1A 2020-07-27 2020-07-27 陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法 Active CN111854800B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010730228.1A CN111854800B (zh) 2020-07-27 2020-07-27 陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010730228.1A CN111854800B (zh) 2020-07-27 2020-07-27 陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111854800A true CN111854800A (zh) 2020-10-30
CN111854800B CN111854800B (zh) 2023-12-01

Family

ID=72947182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010730228.1A Active CN111854800B (zh) 2020-07-27 2020-07-27 陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111854800B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114370887A (zh) * 2021-11-23 2022-04-19 上海航天控制技术研究所 基于虚拟转动的力平衡模式振动陀螺零位自标定方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5117559A (en) * 1988-08-20 1992-06-02 Teldix Gmbh Method of improving the north seeking result
WO2004065965A2 (en) * 2003-01-23 2004-08-05 Rafael - Armament Development Authority Ltd. Inertial north finder
CN101033967A (zh) * 2007-04-03 2007-09-12 东南大学 基于光纤陀螺的全站仪组合定向方法
CN101082491A (zh) * 2006-08-28 2007-12-05 北京航天发射技术研究所 一种摆式陀螺寻北仪测量方法
US20100161223A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Sagem Defense Securite Method of determining a heading in the geographical north direction by means of an inertial unit
US20140010413A1 (en) * 2011-03-21 2014-01-09 Sagem Defense Securite Method for updating a value of orientation with respect to north or for improving the initialization of such a value in an apparatus comprising an image sensor
CN106949909A (zh) * 2017-04-20 2017-07-14 上海市计量测试技术研究院 一种基于天文方位角的陀螺仪校准系统及方法
CN108398141A (zh) * 2018-04-04 2018-08-14 中国人民解放军92493部队计量测试中心 一种陀螺寻北仪现场校准装置
CN109470275A (zh) * 2018-12-17 2019-03-15 中国科学院光电技术研究所 一种机动布站的光电经纬仪高精度自主定向方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5117559A (en) * 1988-08-20 1992-06-02 Teldix Gmbh Method of improving the north seeking result
WO2004065965A2 (en) * 2003-01-23 2004-08-05 Rafael - Armament Development Authority Ltd. Inertial north finder
CN101082491A (zh) * 2006-08-28 2007-12-05 北京航天发射技术研究所 一种摆式陀螺寻北仪测量方法
CN101033967A (zh) * 2007-04-03 2007-09-12 东南大学 基于光纤陀螺的全站仪组合定向方法
US20100161223A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Sagem Defense Securite Method of determining a heading in the geographical north direction by means of an inertial unit
US20140010413A1 (en) * 2011-03-21 2014-01-09 Sagem Defense Securite Method for updating a value of orientation with respect to north or for improving the initialization of such a value in an apparatus comprising an image sensor
CN106949909A (zh) * 2017-04-20 2017-07-14 上海市计量测试技术研究院 一种基于天文方位角的陀螺仪校准系统及方法
CN108398141A (zh) * 2018-04-04 2018-08-14 中国人民解放军92493部队计量测试中心 一种陀螺寻北仪现场校准装置
CN109470275A (zh) * 2018-12-17 2019-03-15 中国科学院光电技术研究所 一种机动布站的光电经纬仪高精度自主定向方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许江涛等: "GAT陀螺全站仪工作原理及其检校方法研究", 《测绘技术装备》, vol. 15, no. 2, pages 68 - 70 *
赵东发;陈西斌;: "陀螺全站仪仪器常数稳定性的影响因素", 科技致富向导, no. 17, pages 141 *
郭迎钢等: "GYROMAT3000陀螺经纬仪仪器常数的温度漂移测定", 《矿山测量》, vol. 48, no. 1, pages 67 - 71 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114370887A (zh) * 2021-11-23 2022-04-19 上海航天控制技术研究所 基于虚拟转动的力平衡模式振动陀螺零位自标定方法
CN114370887B (zh) * 2021-11-23 2023-10-20 上海航天控制技术研究所 基于虚拟转动的力平衡模式振动陀螺零位自标定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111854800B (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7221527B2 (en) Systems and methods for automated telescope alignment and orientation
US20080018995A1 (en) User-directed automated telescope alignment
AU2005207285B2 (en) Gyroscopic system for boresighting equipment
CN102252673B (zh) 一种星敏感器在轨光行差的修正方法
US6392799B1 (en) Fully automated telescope system with distributed intelligence
US5619323A (en) Gyroscopic system for boresighting equipment by transferring a frame of reference
US7428780B2 (en) Viewing and display apparatus position determination algorithms
CN100533065C (zh) 基于多天体路标的星际巡航自主导航方法
WO2008079162A2 (en) Celestial object identification device
CN105300184A (zh) 一种可对目标物进行三维定位及显示的光电瞄准器
CN114167900B (zh) 一种基于无人机和差分gps的光电跟踪系统标校方法及装置
CN115079728A (zh) 小视场相机快速恒星瞄准跟踪装置、方法及探测装置
CN114111723B (zh) 一种基于动态小视场的天体捕获方法
CN111854800B (zh) 陀螺寻北仪常数自标定及漂移量检测装置及其检测方法
US5159401A (en) Elevation-angle sensing, celestial navigation and surveying
CN114001756A (zh) 一种小视场星敏感器外场地面寻星方法
KR101885920B1 (ko) 자동추적기능을 탑재한 천문학적 물리량 계산과 태양위치추적을 위한 천체모형장치 및 그 구동방법
CN1139785C (zh) 方位的精确测定系统
CN113086255B (zh) 卫星利用观测恒星评估在轨稳定度的地面验证方法及系统
JP3106377B2 (ja) Ｇｐｓを用いた赤道儀
Zhan et al. Adaptive celestial positioning for the stationary mars rover based on a self-calibration model for the star sensor
CN113406786A (zh) 一种天文望远镜的自动寻星方法、装置、存储介质及系统
JPH1172718A (ja) 天体望遠鏡
CN211121251U (zh) 一种定向测量亮星位置的装置
CN217276118U (zh) 一种偏心分量测量仪

Legal Events

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