CN205879164U - 一种自基准六分仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自基准六分仪，包括机械六分仪、动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口、上位机应用系统、控制系统和供电系统。所述动镜倾角传感器用来感测机械六分仪动镜镜面的倾角，固定镜倾角传感器用来感测机械六分仪固定镜镜面倾角；所述信息处理系统实时采集两个倾角传感器的倾角信息，根据控制系统的控制指令，对采集信息进行相应处理；所述显示单元动态显示观测信息处理结果；所述上位机应用系统通过通讯接口与自动测角一体化装置进行信息交换和结果计算；所述供电系统为自基准六分仪统一供电。自基准六分仪不影响航海六分仪的原来使用，不依赖水天线观测，其定位时机、定位精度和自动化程度大大提高。

Description

一种自基准六分仪

技术领域

本实用新型涉及导航测量技术领域，具体涉及一种自基准六分仪。

背景技术

目前，尽管现代导航技术不断发展，航海六分仪由于其独立性和高可靠性一直作为舰艇和船舶导航的保底手段之一，尚无更好的设备代替它。但是，传统航海六分仪在使用上存在如下缺点：观测依赖水天线，只有在晨光和昏影很短的时间内才能观测定位，定位时机严重受限，一旦发生紧急状况，难以发挥六分仪的自主导航性能；定位时间长(观测时间单独计测，观测数据人工记录，观测结果手工绘算)，不能及时给出观测船位；定位精度低，定位结果受测者个体观测技能的影响比较大，不能满足特殊情况下的高精度定位要求。因此，研究一种自基准六分仪，不依赖水天线，增加定位时机，改善自动化程度，提高定位精度，在“e航海”时代，有着十分重要的意义和价值。

发明内容

针对上述现有技术，本实用新型目的在于提供一种自基准六分仪，不改变航海六分仪原有结构，不影响航海六分仪原来使用，实现传统航海六分仪目标垂直角和水平角的自基准观测，天文定位不依赖水天线，定位精度与测者技能基本无关，自动感测观测信息，自动处理观测信息，自动传输观测信息，自动进行定位计算，其定位精度、自动化程度大大提高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种自基准六分仪，包括机械六分仪、动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口、上位机应用系统、控制系统和供电系统。所述动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口、控制系统和供电系统安装在机械六分仪上，和机械六分仪形成一体化结构；所述信息处理系统连接动镜倾角传感器和固定镜倾角传感器，实时采集目标观测信息。所述上位机应用系统通过通讯接口和自基准六分仪进行导航信息交互；所述显示单元连接信息处理系统，用来显示信息处理系统输出的目标观测信息。

所述的动镜倾角传感器，安装于机械六分仪上，与动镜同步运动，用来感测动镜镜面的倾角；所述的固定镜倾角传感器，安装于机械六分仪上，与固定镜同步运动，用来感测固定镜镜面的倾角；所述信息处理系统实时采集动镜倾角传感器和固定镜倾角传感器的倾角信息，然后根据计算模型换算成目标高度角信息；所述通讯接口连接信息处理系统，建立自基准六分仪与上位机应用系统的通讯；所述上位机应用系统通过通讯接口和自基准六分仪进行导航信息交互(写入时间校准信息、读取观测定位信息)，然后根据观测定位信息进行定位结果计算。

所述控制系统连接信息处理系统，发送控制信号至信息处理系统，对自基准六分仪进行工作状态控制；所述供电系统为动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口和控制系统统一供电，供电系统具有可充电功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型的自基准六分仪，不改变航海六分仪的结构，不影响航海六分仪的使用，采用倾角传感器技术，实现了六分仪的自基准测量和自动测量。和传统航海六分仪相比，自基准六分仪不依赖自然水天线，定位时机有效扩大；同时，自基准六分仪可以自动测量，自动化程度明显改善；另外，自基准六分仪不存在相切误差，定位精度显著提高。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的自基准六分仪的一种实施例的结构示意图；

图2是图1所示自基准六分仪的测角原理图；

图3是图1所示自基准六分仪的自基准测角原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

实施例1

图1是本实用新型所提出的自基准六分仪的一种实施例的结构示意图。本实用新型的自基准六分仪主要由机械六分仪1、动镜倾角传感器2、固定镜倾角传感器3、信息处理系统4、显示单元5、通讯接口6、上位机应用系统7、控制系统8和供电系统9组成。

所述动镜倾角传感器2安装在机械六分仪1动镜转台上，要求其水平敏感轴垂直于动镜镜面(也可以选择平行)；所述固定镜倾角传感器3安装在机械六分仪1固定镜下方六分仪架体上，同样要求其水平敏感轴垂直于固定镜镜面(也可以选择平行)。

所述信息处理系统4安装在械六分仪1的把手内，实时采集前述两个倾角传感器的倾角信息，根据控制系统的控制指令，对采集信息进行相应处理；通讯接口6设计在垂直拿机械六分仪1时六分仪把手的下端，建立自基准六分仪与上位机应用系统的通讯；所述上位机应用系统7通过通讯接口6和信息处理系统4交换信息；所述显示单元5安装在械六分仪1指标杆分度弧读数窗口靠近指标夹的区域，动态显示观测信息处理结果。

所述控制系统8由控制按钮和控制软件组成，控制按钮安装在垂直拿械六分仪1时六分仪把手上端，测者食指方便按压的地方；为了使本实施例的自基准六分仪结构简单，操作方便，一个控制按钮可以分别用“单击”、“双击”或“长按”三种不同的按钮操作实现“测量”、“校准”或“删除”三种功能控制。

所述供电系统9由可充电锂电池、电源管理模块和电源开关组成，供电系统9和信息处理系统4一起安装在机械六分仪1的把手内，原来的照明电池去掉；电源开关设计在垂直拿机械六分仪1时六分仪把手的下端，通讯接口6的旁边。

图2为所述自基准六分仪的测角原理示意图。如上述安装之后，由于动镜倾角传感器2和固定镜倾角传感器3的水平敏感轴分别垂直于机械六分仪1的动镜镜面和固定镜镜面，因此，动镜倾角传感器2和固定镜倾角传感器3水平敏感轴的夹角就是机械六分仪1动镜镜面和固定镜镜面的二面角；根据六分仪测角原理，动镜镜面和固定镜镜面二面角的2倍就是观测目标的高度角；所以，所述自基准六分仪可以通过感测动镜倾角传感器2和固定镜倾角传感器3的水平敏感轴的水平角来实现目标高度角的自动测量，h＝2×|α-β|，其中，α—动镜倾角传感器2的敏感值，β—固定镜倾角传感器3的敏感值，h—目标高度角。根据自基准六分仪的测角原理，自基准六分仪可以实现普通航海六分仪目标高度角的自动测量，且不影响航海六分仪的原来使用。

图3为所述自基准六分仪的自基准测角原理示意图。由于机械六分仪1固定镜和望远镜的位置相对不变，固定镜倾角传感器3固定安装在机械六分仪1固定镜下方架体上，因此，垂直拿机械六分仪1时，固定镜倾角传感器3的水平敏感轴和机械六分仪1望远镜光线中心轴(其所在直线为观测线)的夹角也固定不变，恒为θ，θ可以预先精确测定；当机械六分仪1望远镜视场中，天体影像和真相重合时，机械六分仪1动镜镜面与固定镜镜面平行，动镜倾角传感器2的敏感值α以及固定镜倾角传感器3的敏感值β几乎相等，这时天体高度h一般取β进行计算，可以直接表示为：h＝β+|θ|。因此，自基准六分仪可以实现不依赖水天线对天体高度进行自基准测量，且观测时，无需像传统航海六分仪观测天体那样进行“拉、摆、切”，提高了观测速度，减少了相切误差，对测者个体观测技能的依赖程度也大大减轻。

观测定位时，长按供电系统9的电源开关“ON/OFF”开机，自基准六分仪开始工作。一般首先进行时间校准，上位机应用系统7通过通讯接口6对所述自基准六分仪进行系统时间的精确设定，当然，也可以先观测后校时，这是通过软件手段可以轻松实现的；然后进行“指标差”的测定，由于安装时不可能满足动镜倾角传感器2水平敏感轴的原理要求：垂直于动镜镜面，同样也不可能满足固定镜倾角传感器3水平敏感轴的原理要求：垂直于固定镜镜面，因此，当机械六分仪1动镜和固定镜平行时，动镜倾角传感器2和固定镜倾角传感器3的敏感值不一定完全相等，存在一个差值δ，这个差值就是自基准六分仪的“指标差”，必须予以测定。测定方法是：把机械六分仪1指标杆分度弧和鼓型轮全部归零，然后尽量保持机械六分仪1垂直，轻轻转动鼓型轮，仔细在望远镜视场中观测天体真像和影像是否重合，当天体真像和影像重合时，双击控制系统8的控制按钮，此时，信息处理系统4同时记录和保存动镜倾角传感器2的敏感值α₀、固定镜倾角传感器3的敏感值β₀以及α₀-β₀；(α₀-β₀)就是自基准六分仪的“指标差”δ，δ＝(α₀-β₀)。观测天体高度时，和航海六分仪测天操作一样，当天体影像到达某一特定位置“瞄准”时，单击控制系统8的控制按钮，即完成一次天体高度观测。此时，信息处理系统4同时记录下观测时间、动镜倾角传感器2的敏感值α以及固定镜倾角传感器3的敏感值β，并作如下判断，如果α-β≈δ，此时，天体真像和影像重合，机械六分仪1动镜和固定镜平行，α、β非常接近，判断为自基准观测，目标高度角h＝β+|θ|；反之，判断为基本观测，h＝2×|α-β|。信息处理系统4计算出观测结果后把观测数据(时间、高度)送到显示单元5显示锁定并保存，自基准六分仪进入信息锁定状态，如论姿态怎样变化，显示信息不变；再次单击控制系统8的控制按钮，自基准六分仪重新进入观测模式，准备下一次观测。依次往复，直至观测结束。如果发现本次观测误差较大，可以长按控制系统8的控制按钮，控制系统将会把本次观测结果删除。观测结束时，上位机应用系统7可以通过通讯接口6读取自基准六分仪存储的观测信息，自动计算出定位结果。定位结束时，长按供电系统9的电源开关“ON/OFF”关机。

以上是利用自基准六分仪观测目标垂直角的具体实施例，其中望远镜并不是唯一选择，还可使用高速率电荷耦合阵列，不过会提高成本；观测目标水平角时，水平拿机械六分仪1，当第一目标影像和第二目标真像重合时，需要重新保持机械六分仪1垂直，在垂直状态下单击控制系统8的控制按钮，其他操作和目标垂直角完全一样。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自基准六分仪，其特征在于：包括机械六分仪、动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口、上位机应用系统、控制系统和供电系统；所述动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口、控制系统和供电系统安装在机械六分仪上，和机械六分仪形成一体化结构；所述信息处理系统连接动镜倾角传感器和固定镜倾角传感器，实时采集目标观测信息；所述上位机应用系统通过通讯接口和自基准六分仪进行导航信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种自基准六分仪，其特征在于：所述的动镜倾角传感器，安装于机械六分仪上，与动镜同步运动，用来感测动镜镜面的倾角；所述的固定镜倾角传感器，安装于机械六分仪上，与固定镜同步运动，用来感测固定镜镜面的倾角。

3.根据权利要求1或2所述的一种自基准六分仪，其特征在于：所述信息处理系统实时采集动镜倾角传感器和固定镜倾角传感器的倾角信息，并根据计算模型换算成目标高度角信息。

4.根据权利要求2所述的一种自基准六分仪，其特征在于：所述通讯接口连接信息处理系统，建立自基准六分仪与上位机应用系统的通讯；上位机应用系统通过通讯接口和自基准六分仪进行导航信息交换，根据观测信息进行定位结果计算。

5.根据权利要求4所述的一种自基准六分仪，其特征在于：所述控制系统连接信息处理系统，发送控制信号至信息处理系统，对自基准六分仪进行工作状态控制。

6.根据权利要求5所述的一种自基准六分仪，其特征在于：所述显示单元连接信息处理系统，用来显示信息处理系统输出的目标观测信息。

7.根据权利要求6所述的一种自基准六分仪，其特征在于：所述供电系统为动镜倾角传感器、固定镜倾角传感器、信息处理系统、显示单元、通讯接口和控制系统统一供电，供电系统具有可充电功能。