CN115900755A - 一种靶标指向自动修正方法及实现该方法的靶标 - Google Patents

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CN115900755A CN202211046134.8A CN202211046134A CN115900755A CN 115900755 A CN115900755 A CN 115900755A CN 202211046134 A CN202211046134 A CN 202211046134A CN 115900755 A CN115900755 A CN 115900755A
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Abstract

本发明公开了一种靶标指向自动修正方法及实现该方法的靶标，包括安装靶标，即棱镜，使靶标随被测目标同步运动；当被测目标改变指向时，输入靶标、被测目标和观测设备相关参数，计算靶标在靶标坐标系中的矢量
Figure DDA0003822456390000011
并计算出靶标的俯仰角偏差和方位角偏差，从而获得靶标的方位改正角和俯仰的改正角，加载改正角，对靶标指向进行自动修正，保持天线上随动靶标与观测设备视线方向的垂直度，实现靶标表面与观测设备镜头表面的“面对面”，可开展无人值守的射电与光学同步观测，减轻测绘人员外业工作量以及实现棱镜的无人值守观测。

Description

一种靶标指向自动修正方法及实现该方法的靶标
技术领域
本发明涉及工程测量技术领域，具体为一种靶标指向自动修正方法及实现该方法的靶标。
背景技术
在工程测量领域中，常以棱镜作为监测目标点或靶点，棱镜镜头表面垂直于观测设备(如全站仪)的指向方向，然而，由于棱镜是以一定方式或角度与被测目标(点)相连结的，在很多情况下，因被测目标产生运动(包括平移和旋转)，将导致棱镜面相对观测设备产生旋转，从而导致观测设备与棱镜间无法通视，或因棱镜入射角度过大而引起测量系统差。
常用的解决方法是人工转动棱镜使得棱镜表面尽量垂直于观测设备的指向方向(包括手动或远程无线驱动两种模式)，从而实现棱镜表面与观测设备(如全站仪)望远镜镜头表面的平行，即实现“面对面”。然而调整棱镜转向角这一过程需人工干预，如美国FortDavis站点采用手柄通过无线方式来手动调节与天线随动的棱镜指向[Fancher K L,Breidenbach S,Geoghegan C.LOCAL TIE INFORMATION REPORT NGS CORS SITE:CORBIN,VA[J].Cors.ngs.noaa.gov.]，这种方法并不适用于无人值守的场景，即被测目标如果产生平移和旋转运动，尽管观测设备具备跟踪功能，但因为与被测目标随动的棱镜指向产生了变化，导致观测设备对棱镜无法正常开展监测。瑞典Onsala在用激光跟踪仪对棱镜开展无人值守检测时，并未对棱镜指向做调节，仅通过针对棱镜的改正算法来对观测距离做改正,这种改正算法的有效性还有待深入评估[Losler M,Haas R,Eschelbach C.Automated andcontinual determination of radio telescope reference points with sub-mmaccuracy:results from a campaign at the Onsala Space Observatory[J].Journalof Geodesy,2013,87(8):791-804.]，其中因棱镜入射角太大很可能会引入系统差；因此急需一种靶标指向自动修正方法及实现该方法的靶标来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种能实现不同被测目标指向下，保持被测目标上随动靶标与观测设备视线方向的垂直度，实现靶标表面与观测设备镜头表面的“面对面”的靶标指向自动修正方法及实现该方法的靶标，来解决上述现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种靶标指向自动修正方法，包括如下步骤：
S1、安装靶标，使靶标随被测目标同步运动；
S2、当被测目标改变指向时，输入靶标、被测目标和观测设备相关参数，计算靶标在靶标坐标系中的矢量
Figure BDA0003822456370000021
S3，将并将矢量
Figure BDA0003822456370000022
表示为：
Figure BDA0003822456370000023
则，
靶标的指向的方位偏差为：
当ty≠0时，中间变量dA0＝atan(tx/ty)；
当ty＜0时，dA＝π+dA0；
当ty＞0时，若tx≥0，dA＝dA0；若tx≤0，dA＝2π+dA0；
当ty＝0时，若tx≥0，dA＝π/2；若tx≤0dA＝3π/2；
靶标的俯仰角偏差为：
当tx和ty至少有一个不为0时，
Figure BDA0003822456370000031
当tx和ty均为0时，若tz＞0，dE＝π/2；若tz＜0，dE＝-π/2；
S4、对所计算的dA和dE均附以负号，获得靶标的方位改正角和俯仰的改正角，加载改正角，对靶标指向进行自动修正。
优选的，在步骤S1中，被测目标具有固定旋转轴，且靶标随被测目标同步运动包括方位角和俯仰角旋转，以及平移运动。
优选的，计算靶标在靶标坐标系中的矢量
Figure BDA0003822456370000032
具体为：
a、输入靶标在天线坐标系中位置参数
Figure BDA0003822456370000033
Figure BDA0003822456370000034
其中，a为被测目标俯仰为0时，靶标垂直被测目标俯仰轴的垂线距离；b为靶标相对俯仰轴的投影距离，OE为靶标与坐标原点参考点的连线与被测目标指向之间的二面角；
当被测目标改变指向时的靶标在天线坐标系中的位置为：
Figure BDA0003822456370000035
b、输入局部控制坐标相对天线坐标系的起始方位角OA和被测目标旋转不动点在局部控制坐标中的初值坐标
Figure BDA0003822456370000036
以及被测目标在局部控制坐标系中的位移矢量
Figure BDA0003822456370000037
则靶标在局部控制坐标系中的位置为：
Figure BDA0003822456370000038
c、输入观测设备在局部控制坐标中的坐标值SL，获得在天线坐标系中靶标-观测设备的矢量TA：
Figure BDA0003822456370000039
d、输入与天线坐标系到靶标坐标系的三个转换角度的值，获得矢量
Figure BDA00038224563700000310
优选的，旋转矩阵R，绕xyz三轴的具体表达式分别为：
绕x轴所用旋转矩阵：
Figure BDA0003822456370000041
绕y轴所用旋转矩阵：
Figure BDA0003822456370000042
绕z轴所用旋转矩阵：
Figure BDA0003822456370000043
其中，θ为旋转角。
一种靶标，根据靶标指向自动修正方法进行自动修正，包括棱镜，以及：
俯仰驱动组件，基于俯仰的改正角调节所述棱镜的俯仰角度；
方位驱动组件，基于方位的改正角调节所述棱镜的方位角度。
优选的，所述棱镜为球形棱镜，位于方框内，其中，所述球形棱镜两侧均安装有碗托形抱紧件，通过碗托形抱紧件与方框内侧相连，俯仰驱动组件包括俯仰驱动马达，所述俯仰驱动马达安装在方框上，且与其中一个碗托形抱紧件相连，驱动碗托形抱紧件和球形棱镜进行俯仰角度调节，方位驱动组件包括方位驱动马达，所述方位驱动马达与所述方框相连，带动整个方框旋转进行方位角度调节。
优选的，所述棱镜一侧安装有安装有GNSS接收天线，用于和自动棱镜装置开展同步观测。
优选的，所述GNSS接收天线安装在方框顶端，随方框同步做方位旋转。
优选的，所述GNSS接收天线安装在方框一侧，且方框和GNSS接收天线均与被测目标相连，随被测目标同步作方位旋转运动，其中，GNSS接收天线底端连接有带有双轴测倾仪的配重杆，配重杆带动GNSS接收天线使其保持垂直向上状态，双轴测倾仪用于检测GNSS接收天线与垂直方向的夹角。
优选的，所述靶标还包括四通管和卡钳，其中，GNSS接收天线和配重杆分别位于四通管顶端和底端，方框一侧安装有连接杆，连接杆由四通管一侧端穿过，并从另一侧端伸出后，与所述卡钳相连，卡钳与所述被测目标固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明中，通过输入靶标、被测目标和观测设备相关参数，在被测目标状态发生变化时，能快速推算出方位改正角和俯仰的改正角，并通过加载改正角，对靶标指向进行自动修正，其中，通过对GNSS天线与自动指向棱镜装置重新组合，从而在不同天线指向下，保持天线上随动靶标与观测设备视线方向的垂直度，实现靶标表面与观测设备镜头表面的“面对面”，可开展无人值守的射电与光学同步观测，减轻测绘人员外业工作量以及实现棱镜的无人值守观测。
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是本发明靶标指向自动修正方法流程图；
图2是本发明棱镜在天线坐标系中位置示意图；
图3是本发明靶标一种工作状态的结构示意图；
图4是本发明靶标另一种工作状态的结构示意图；
图5是本发明卡钳的结构示意图；
图6是本发明情况1下三套坐标系指向变化图；
图7是本发明天线方位由240度到360度下棱镜的方位和俯仰改正值结果图；
图8是本发明情况2下三套坐标系指向变化图；
图9是本发明靶标与观测设备的连线与水平方向的指向为
Figure BDA0003822456370000061
的方位和俯仰改正值结果图；
图10是本发明实现棱镜与观测设备的“面对面”的方位和俯仰改正值结果图；
图11是本发明情况3下三套坐标系图；
图中标号：1、棱镜；2、俯仰驱动组件；3、方位驱动组件；4、碗托形抱紧件；5、方框；6、GNSS接收天线；7、配重杆；8、双轴测倾仪；9、卡钳；91、C形件；92、固紧螺丝；93、薄橡胶条；10、四通管；11、连接杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，一种靶标指向自动修正方法，其中，本发明中利用到三套坐标系包括局部控制坐标系(Local control system，L)、天线坐标系(Antenna system，A)和靶标坐标系(Target system，T)；各坐标系统分别介绍如下：
a)局部控制坐标系(Lxyz)，包括平面基准与高程基准，由测区中的两个已知坐标点确定x轴，z轴指向天顶(由本地垂线决定)，y轴与x和z轴共同构成右手坐标系(笛卡尔坐标系)，坐标原点一般位于两个已知坐标点中的一点上。
b)天线坐标系(Axyz)，如图2所示为方位俯仰型天线，当天线俯仰角为0时(天线指平时)，天线坐标系的y轴与天线指向一致，x轴指东，z轴指向天顶，三者共同构成右手系，坐标原点为天线参考点或被测目标方位和俯仰旋转轴的交点。
c)靶标坐标系(Txyz)，将棱镜连接杆的延长线定义为z轴，棱镜面默认固定状态下(即棱镜面与背板平行)，将棱镜面的法矢量定义为y轴，x轴与z和y轴相互垂直构成右手系，以棱镜旋转中心为坐标系原点。
约定：下述公式中变量有上标，则变量右上方最后一个字母表示该变量(或物理量)所属坐标系统；为了在二维平面中表示三维坐标系，将图中向内和向外的指向分别用
Figure BDA0003822456370000074
和☉表示。
方法包括如下步骤：
S1、安装靶标，使靶标随被测目标同步运动；
其中，被测目标具有固定旋转轴，且靶标随被测目标同步运动包括方位角和俯仰角旋转，以及平移运动；
S2、当被测目标改变指向时，输入靶标、被测目标和观测设备相关参数，计算靶标在靶标坐标系中的矢量
Figure BDA0003822456370000071
具体为：
a、参考图2所示，靶标在天线坐标系中位置为(b,a,OE)，输入靶标在天线坐标系中位置参数
Figure BDA0003822456370000072
Figure BDA0003822456370000073
其中，a为被测目标俯仰为0时，靶标垂直被测目标俯仰轴的垂线距离；b为靶标相对俯仰轴的投影距离，OE为靶标与坐标原点参考点的连线与被测目标指向之间的二面角；
当被测目标改变指向时的靶标在天线坐标系中的位置为：
Figure BDA0003822456370000081
其中，旋转矩阵R，绕xyz三轴的具体表达式分别为：
绕第一轴(x)所用旋转矩阵：
Figure BDA0003822456370000082
绕第二轴(y)所用旋转矩阵：
Figure BDA0003822456370000083
绕第三轴(z)所用旋转矩阵：
Figure BDA0003822456370000084
其中，θ为旋转角。
b、输入局部控制坐标相对天线坐标系的起始方位角OA和被测目标旋转不动点在局部控制坐标中的初值坐标
Figure BDA0003822456370000085
被测目标在局部控制坐标系中的位置为：
Figure BDA0003822456370000086
其中，
Figure BDA0003822456370000087
若被测目标的平行移动(或被测目标为可移动天线时)，设天线参考点在局部控制坐标系中的位移矢量为
Figure BDA0003822456370000088
则靶标在局部控制坐标系中的位置为：
Figure BDA0003822456370000089
c、输入观测设备(例如全站仪)在局部控制坐标中的坐标值SL，则在局部控制坐标系中构建“靶标-观测设备”矢量TL为：
Figure BDA0003822456370000091
其中，矢量从天线坐标系到局部控制坐标系中的转换方程为：
Figure BDA0003822456370000092
反之，由局部控制坐标系到天线坐标系中的转换方程为：
Figure BDA0003822456370000093
将“靶标-观测设备”矢量TL带入上式中，获得在天线坐标系中靶标-观测设备的矢量TA：
Figure BDA0003822456370000094
其中，矢量的坐标转换与矢量的原点位置无关，将该矢量起点移动到靶标中心处，令
Figure BDA0003822456370000095
d、输入与天线坐标系到靶标坐标系的三个转换角度的值，获得矢量
Figure BDA0003822456370000096
S3，将并将矢量
Figure BDA0003822456370000097
表示为：
Figure BDA0003822456370000098
则生成棱镜方位角和俯仰角的改正值的算法为：
靶标的指向的方位偏差为：
当ty≠0时，中间变量dA0＝atan(tx/ty)；
当ty＜0时，dA＝π+dA0；
当ty＞0时，若tx≥0，dA＝dA0；若tx≤0，dA＝2π+dA0；
当ty＝0时，若tx≥0，dA＝π/2；若tx≤0dA＝3π/2；
靶标的俯仰角偏差为：
当tx和ty至少有一个不为0时，
Figure BDA0003822456370000099
当tx和ty均为0时，若tz＞0，dE＝π/2；若tz＜0，dE＝-π/2；
S4、对所计算的dA和dE均附以负号，获得靶标的方位改正角和俯仰的改正角，加载改正角，对靶标指向进行修正，其中，基于不同的输入数据，循环以上过程，实现无人值守观测。
一种靶标，根据靶标指向自动修正方法进行修自动正，包括棱镜，以及：
俯仰驱动组件，基于俯仰的改正角调节所述棱镜的俯仰角度；
方位驱动组件，基于方位的改正角调节所述棱镜的方位角度；
其中，棱镜可为一般或高精度测量专用的球形棱镜，用以作为高精度观测目标(靶标)，在低精度需求下，也可以更换普通棱镜，位于方框内，其中，所述球形棱镜两侧均安装有碗托形抱紧件，在碗托形抱紧件内测加装磁吸功能或在碗内加装增大摩擦的垫布等增加固紧度，通过碗托形抱紧件与方框内测相连，俯仰驱动组件包括俯仰驱动马达，俯仰驱动马达安装在方框上，且与任意一个碗托形抱紧件相连，驱动碗托形抱紧件和球形棱镜进行俯仰角度调节，方位驱动组件包括方位驱动马达，所述方位驱动马达与所述方框相连，带动整个方框旋转进行方位角度调节。
可在棱镜一侧安装GNSS接收天线，GNSS接收天线，为一般商用支持GNSS功能的接收天线，该天线与接收机分离，通过线缆将GNSS天线采集信号传递到接收机上,用于和自动棱镜装置开展同步观测。
参考图3所示，若GNSS与本地控制网开展同步观测，则GNSS天线可安装在棱镜的方框上，随方框同步做水平旋转运动，其中，由于GNSS天线和本身的相位中心是有个固定偏差的，因此在方框转动改变方位角的话，GNSS天线的相位中心改正在北向和东向的投影也会变化，因此将该固定偏差和方位角引入，对GNSS天线进行修正，即可实现光学与GNSS方法的同步跟踪监测。
其中，也可将GNSS接收天线安装在方框一侧，且方框和GNSS接收天线均与被测目标相连，随被测目标同步作方位旋转运动，其中，GNSS接收天线底端连接有带有双轴测倾仪的配重杆，配重杆带动GNSS接收天线使其保持垂直向上状态，双轴测倾仪用于检测GNSS接收天线与竖直方向的夹角；
参考图4所示，通过一个四通管或者类似的管件，将各个结构进行连接，其中，GNSS接收天线和配重杆分别位于四通管顶端和底端，方框一侧安装有连接杆，连接杆与方位驱动马达同轴安装，这样便于方位驱动马达驱动方框进行转动，连接杆由四通管一侧端穿过，并从另一侧端伸出后，与卡钳相连，卡钳与被测目标固定连接；其中，由于配重杆存在，GNSS天线始终是指向天顶的，然而，由于卡钳固定时并不能保证配重杆完全垂直，或者四通内因为摩擦等原因，GNSS并未指向天顶，此时通过双轴测倾仪检测GNSS接收天线与垂直方向的夹角，该夹角作为偏差引入进行归算。
参考图5所示，卡钳包括C形件、固紧螺丝以及薄橡胶条，薄橡胶条位于C形件内，固紧螺丝穿过C形件与薄橡胶条相连，带动薄橡胶条移动，用于和被测目标相连，其中，薄橡胶条用以增加与被测件之间的摩擦，使得整个靶标与被测目标之间牢固锁紧。
在具体实施例1中，通过利用上述方法的靶标进行工作，其中，被测目标为抛物面形射电天线，观测设备可为全站仪；
参考图6中左上图所示，天线坐标系(Axyz)与局部控制坐标系(Lxyz)三轴指向一致，天线参考点在局部控制网中的坐标为
Figure BDA0003822456370000111
天线初始指北，俯仰为0，棱镜固定于天线方位270度处，距离天线参考点的水平距离为10m，且棱镜固定高度与参考点高程一致，观测设备(全站仪)固定于局部控制坐标系的原点处，且指向棱镜，棱镜同时也指向观测设备，并保持“面对面”状态，由此可知，此时棱镜相对天线的固定位置参数为：a＝0；b＝-10；OE＝0；
此外，设天线的位移矢量为0，以上为棱镜和全站仪的初始相对状态；
当天线方位变为240度，且俯仰指向不变时，此时天线状态如图6中右上图所示；
棱镜与天线随动转动到了右下方，Ty与观测设备的指向由此前的0度变为180度(棱镜方位正向变化了180度)。
参考图6中下图所示，当天线方位为300度时，天线参考点、棱镜和观测设备共线，此时棱镜的方位相对初始位置正向变化了90度，当天线方位为270度时，棱镜Ty轴相对观测设备的水平角度为
Figure BDA0003822456370000121
通过上述方法，获得天线方位由240度到360度下，棱镜的方位和俯仰改正值(单位均为度)如图7所示，可得输出的棱镜旋转角度，均与理论计算符合，特别是，天线方位270度俯仰0度时，棱镜先绕Tz，旋转180度，再绕Tx负向旋转了-36.21度，此时可确保棱镜与观测设备“面对面”。
在具体实施例2中，参考图8中左图所示，天线坐标系(Axyz)与局部控制坐标系(Lxyz)三轴指向一致，天线参考点在局部控制网中的坐标为(01010)m，天线初始指北，俯仰为0，棱镜固定于天线方位0度处，距离天线参考点的距离为10m，且起始俯仰角OE为-30度，观测设备(全站仪)固定于局部控制坐标系坐标为
Figure BDA0003822456370000122
由此可知，此时棱镜相对天线的固定位置参数为：a＝0；b＝0；OE＝-π/6；
此外，设天线的位移矢量为0；以上为棱镜和观测设备的初始相对状态；可知，此时，棱镜需指向-30度，才能指向观测设备。
参考图8在右图所示，考虑天线俯仰正向变化30度，则靶标与观测设备的连线与水平方向的指向为
Figure BDA0003822456370000131
计算的棱镜的方位和俯仰改正值(单位均为度)如图9所示；
在初始状态下，令棱镜俯仰降低30度，实现棱镜与观测设备的“面对面”。即θ3＝-π/6，则计算结果参考图10所示，其中，计算结果均是正确的。
在具体实施例3中，参考图11所示，为天线坐标系与局部控制坐标系的关系图，其中，天线坐标系(Axyz)与局部控制坐标系(Lxyz)水平轴指向偏差为60度(即OA＝60度)，天线参考点在局部控制网中的坐标为(20 0 0)m，天线初始指北，俯仰为0，棱镜固定于天线方位270度处，距离天线参考点的水平距离为10m，且棱镜固定高度与参考点高程一致，观测设备(全站仪)固定于局部控制坐标系的原点处，且指向靶标，棱镜同时也指向观测设备，并保持“面对面”状态，由此可知，此时棱镜相对天线的固定位置参数为：
a＝0；b＝-10；OE＝0；
若天线方位由240度变换到360度，棱镜指向的变化情况应该与具体实施例1中一致。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种靶标指向自动修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、安装靶标，使靶标随被测目标同步运动；
S2、当被测目标改变指向时，输入靶标、被测目标和观测设备相关参数，计算靶标在靶标坐标系中的矢量
Figure FDA0003822456360000011
S3，将并将矢量
Figure FDA0003822456360000012
表示为：
Figure FDA0003822456360000013
则，
靶标的指向的方位偏差为：
当ty≠0时，中间变量dA0＝atan(tx/ty)；
当ty＜0时，dA＝π+dA0；
当ty＞0时，若tx≥0，dA＝dA0；若tx≤0，dA＝2π+dA0；
当ty＝0时，若tx≥0，dA＝π/2；若tx≤0dA＝3π/2；
靶标的俯仰角偏差为：
当tx和ty至少有一个不为0时，
Figure FDA0003822456360000014
当tx和ty均为0时，若tz＞0，dE＝π/2；若tz＜0，dE＝-π/2；
S4、对所计算的dA和dE均附以负号，获得靶标的方位改正角和俯仰的改正角，加载改正角，对靶标指向进行自动修正。
2.根据权利要求1所述的一种靶标指向自动修正方法，其特征在于：在步骤S1中，被测目标具有固定旋转轴，且靶标随被测目标同步运动包括方位角和俯仰角旋转，以及平移运动。
3.根据权利要求1所述的一种靶标指向自动修正方法，其特征在于：计算靶标在靶标坐标系中的矢量
Figure FDA0003822456360000015
具体为：
a、输入靶标在天线坐标系中位置参数
Figure FDA0003822456360000016
Figure FDA0003822456360000017
其中，a为被测目标俯仰为0时，靶标垂直被测目标俯仰轴的垂线距离；b为靶标相对俯仰轴的投影距离，OE为靶标与坐标原点参考点的连线与被测目标指向之间的二面角；
当被测目标改变指向时的靶标在天线坐标系中的位置为：
Figure FDA0003822456360000021
b、输入局部控制坐标相对天线坐标系的起始方位角OA和被测目标旋转不动点在局部控制坐标中的初值坐标
Figure FDA0003822456360000022
以及被测目标在局部控制坐标系中的位移矢量
Figure FDA0003822456360000023
则靶标在局部控制坐标系中的位置为：
Figure FDA0003822456360000024
c、输入观测设备在局部控制坐标中的坐标值SL，获得在天线坐标系中靶标-观测设备的矢量TA：
Figure FDA0003822456360000025
d、输入与天线坐标系到靶标坐标系的三个转换角度的值，获得矢量
Figure FDA0003822456360000026
4.根据权利要求3所述的一种靶标指向自动修正方法，其特征在于：旋转矩阵R，绕xyz三轴的具体表达式分别为：
绕x轴所用旋转矩阵：
Figure FDA0003822456360000027
绕y轴所用旋转矩阵：
Figure FDA0003822456360000028
绕z轴所用旋转矩阵：
Figure FDA0003822456360000031
其中，θ为旋转角。
5.一种靶标，根据权利要求1-4任一项所述的靶标指向自动修正方法进行自动修正，其特征在于，包括棱镜，以及：
俯仰驱动组件，基于俯仰的改正角调节所述棱镜的俯仰角度；
方位驱动组件，基于方位的改正角调节所述棱镜的方位角度。
6.根据权利要求5所述的一种靶标，其特征在于：所述棱镜为球形棱镜，位于方框内，其中，所述球形棱镜两侧均安装有碗托形抱紧件，通过碗托形抱紧件与方框内侧相连，俯仰驱动组件包括俯仰驱动马达，所述俯仰驱动马达安装在方框上，且与其中一个碗托形抱紧件相连，驱动碗托形抱紧件和球形棱镜进行俯仰角度调节，方位驱动组件包括方位驱动马达，所述方位驱动马达与所述方框相连，带动整个方框旋转进行方位角度调节。
7.根据权利要求5所述的一种靶标，其特征在于：所述棱镜一侧安装有GNSS接收天线，用于和自动棱镜装置开展同步观测。
8.根据权利要求7所述的一种靶标，通过改变GNSS接收天线相对自动棱镜装置的组合方式，实现GNSS与本地控制网的同步观测，其特征在于：所述GNSS接收天线安装在方框顶端，随方框同步做方位旋转。
9.根据权利要求7所述的一种靶标，其特征在于：所述GNSS接收天线安装在方框一侧，且方框和GNSS接收天线均与被测目标相连，随被测目标同步作方位旋转运动，其中，GNSS接收天线底端连接有带有双轴测倾仪的配重杆，配重杆带动GNSS接收天线使其保持垂直向上状态，双轴测倾仪用于检测GNSS接收天线与垂直方向的夹角。
10.根据权利要求9所述的一种靶标，其特征在于：所述靶标还包括四通管和卡钳，其中，GNSS接收天线和配重杆分别位于四通管顶端和底端，方框一侧安装有连接杆，连接杆由四通管一侧端穿过，并从另一侧端伸出后，与所述卡钳相连，卡钳与所述被测目标固定连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116817872A (zh) * 2023-06-14 2023-09-29 中国科学院上海天文台 一种无人值守全自动高精度归心测量方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10335917A (ja) * 1997-06-03 1998-12-18 Japan Radio Co Ltd 指向性アンテナ用三軸制御装置
JP2861995B1 (ja) * 1998-01-30 1999-02-24 日本電気株式会社 レーダ装置及びその傾斜計誤差検出方法
JP2007243795A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Toshiba Corp 衛星通信システム、アンテナ指向方向の調整方法及び装置
CN101169323A (zh) * 2006-12-14 2008-04-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法
US20110231031A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 National Central University Pointing Error Correcting System and Method Thereof
JP2013079816A (ja) * 2011-09-30 2013-05-02 Furuno Electric Co Ltd レーダ基準方位補正装置、レーダ装置、レーダ基準方位補正プログラム、及びレーダ基準方位補正方法
CN103471569A (zh) * 2012-06-07 2013-12-25 北京申江工程技术咨询有限公司 盾构自动导向测量目标靶及测量系统
KR20150106241A (ko) * 2014-03-11 2015-09-21 국방과학연구소 영상 처리를 이용한 김발장치의 지향오차 제어 장치 및 방법
CN106556414A (zh) * 2016-11-24 2017-04-05 北京北科天绘科技有限公司 一种激光扫描仪的自动数字定向方法
CN107339935A (zh) * 2017-06-27 2017-11-10 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 用于全视角扫描测量系统的靶标空间交会测量方法
CN110377929A (zh) * 2019-05-30 2019-10-25 中国人民解放军63921部队 用于修正三轴天线指向的方法和装置
US20190375099A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-12 Ubtech Robotics Corp Motion target direction angle obtaining method, apparatus and robot using the same
CN111381256A (zh) * 2020-03-10 2020-07-07 上海卫星工程研究所 主动遥感卫星天线相位中心偏移误差计算的方法和系统
US20200271758A1 (en) * 2019-02-26 2020-08-27 Topcon Corporation Target Instrument And Surveying System
US20200333468A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Feyman(Beijing)Technology Co.Ltd Method for Tilt Measurement and Compensation of Surveying Instrument Based On GNSS Receiver and IMU Sensor
CN112666988A (zh) * 2020-12-15 2021-04-16 上海卫星工程研究所 二维指向机构安装及光电轴指向的偏差修正方法和系统
CN112762910A (zh) * 2021-02-03 2021-05-07 上海京海工程技术有限公司 一种适用于激光扫描仪的短测程改正标定方法
WO2021096812A1 (en) * 2019-11-12 2021-05-20 Viasat, Inc. Yaw drift compensation for pointing an antenna
RU2758860C1 (ru) * 2020-10-09 2021-11-02 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Способ коррекции углов визирования на точку
WO2022007437A1 (zh) * 2020-07-04 2022-01-13 华为技术有限公司 传感器安装偏差角的标定方法、组合定位系统和车辆
CN114137590A (zh) * 2021-11-25 2022-03-04 西安应用光学研究所 一种基于正交轴系调平装置北向基准修正的目标定位方法

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10335917A (ja) * 1997-06-03 1998-12-18 Japan Radio Co Ltd 指向性アンテナ用三軸制御装置
JP2861995B1 (ja) * 1998-01-30 1999-02-24 日本電気株式会社 レーダ装置及びその傾斜計誤差検出方法
JP2007243795A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Toshiba Corp 衛星通信システム、アンテナ指向方向の調整方法及び装置
CN101169323A (zh) * 2006-12-14 2008-04-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 在室内用旋转靶标测量电视经纬仪动态测角精度的方法
US20110231031A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 National Central University Pointing Error Correcting System and Method Thereof
JP2013079816A (ja) * 2011-09-30 2013-05-02 Furuno Electric Co Ltd レーダ基準方位補正装置、レーダ装置、レーダ基準方位補正プログラム、及びレーダ基準方位補正方法
CN103471569A (zh) * 2012-06-07 2013-12-25 北京申江工程技术咨询有限公司 盾构自动导向测量目标靶及测量系统
KR20150106241A (ko) * 2014-03-11 2015-09-21 국방과학연구소 영상 처리를 이용한 김발장치의 지향오차 제어 장치 및 방법
CN106556414A (zh) * 2016-11-24 2017-04-05 北京北科天绘科技有限公司 一种激光扫描仪的自动数字定向方法
CN107339935A (zh) * 2017-06-27 2017-11-10 中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所 用于全视角扫描测量系统的靶标空间交会测量方法
US20190375099A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-12 Ubtech Robotics Corp Motion target direction angle obtaining method, apparatus and robot using the same
US20200271758A1 (en) * 2019-02-26 2020-08-27 Topcon Corporation Target Instrument And Surveying System
US20200333468A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Feyman(Beijing)Technology Co.Ltd Method for Tilt Measurement and Compensation of Surveying Instrument Based On GNSS Receiver and IMU Sensor
CN110377929A (zh) * 2019-05-30 2019-10-25 中国人民解放军63921部队 用于修正三轴天线指向的方法和装置
WO2021096812A1 (en) * 2019-11-12 2021-05-20 Viasat, Inc. Yaw drift compensation for pointing an antenna
CN111381256A (zh) * 2020-03-10 2020-07-07 上海卫星工程研究所 主动遥感卫星天线相位中心偏移误差计算的方法和系统
WO2022007437A1 (zh) * 2020-07-04 2022-01-13 华为技术有限公司 传感器安装偏差角的标定方法、组合定位系统和车辆
RU2758860C1 (ru) * 2020-10-09 2021-11-02 Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Способ коррекции углов визирования на точку
CN112666988A (zh) * 2020-12-15 2021-04-16 上海卫星工程研究所 二维指向机构安装及光电轴指向的偏差修正方法和系统
CN112762910A (zh) * 2021-02-03 2021-05-07 上海京海工程技术有限公司 一种适用于激光扫描仪的短测程改正标定方法
CN114137590A (zh) * 2021-11-25 2022-03-04 西安应用光学研究所 一种基于正交轴系调平装置北向基准修正的目标定位方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶鹏;张灏烨;刘晨晓;: "旋转靶标平行光束空间交叠区域的分析与验证", 红外, no. 04, pages 24 - 29 *
张志斌, 王广利, 宋世泽等: "归心测量中轮轨式VLBI天线的水平钢轨形变建模", 武汉大学学报(信息科学版), vol. 44, no. 10, pages 1498 - 1504 *
张志斌, 王维, 杨鹏等: "一种用于同步静止卫星监测的微型VLBI网", 中国空间科学技术, vol. 40, no. 5, pages 119 - 125 *
张绍军;高云国;薛向尧;毕寻;: "新型光学检测靶标静态指向精度评价分析", 仪器仪表学报, no. 04, pages 18 - 25 *
高明;侯宏录;: "外场多光轴瞄准偏差测试的基准光轴建立方法", 光子学报, no. 05, pages 1029 - 1033 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116817872A (zh) * 2023-06-14 2023-09-29 中国科学院上海天文台 一种无人值守全自动高精度归心测量方法
CN116817872B (zh) * 2023-06-14 2024-02-23 中国科学院上海天文台 一种无人值守全自动高精度归心测量方法

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