专利名称：一种光电经纬仪横轴差的测量方法
技术领域：
本发明是一种光电经纬仪横轴差的测量方法。
背景技术：
随着光电经纬仪的应用越来越广，测角精度要求越来越高，为保证经纬仪的高精度测角能力，各单项误差必须稳定地保持在一定范围内。光电经纬仪横轴差是单项误差的一种，也称为经纬仪的水平轴倾斜误差。在室内，人们可以用经纬仪检测架和平行光管，对单项差进行准确的检测；在室外，可以用方位标，比较准确地测出指向差、照准差、零位差这几项单项误差；但是，横轴差的测量需要一个稳定的、有一定高角的点目标，在室外，这样的目标比较难寻而人为设置也很难达到要求，往往无法对横轴差进行精确测量。
发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种在室外可以精确测量横轴差的光电经纬仪横轴差的测量方法，以满足光电经纬仪横轴差的测量要求。
本发明的技术解决方案一种光电经纬仪横轴差的测量方法，其特点在于利用北极星作为目标，其移动比较缓慢，在较短的测量时间内，可以假定北极星是按线性移动的，通过两次已知时刻光电经纬仪对北极星角度的准确测量，推算出光电经纬仪横轴差，具体步骤如下(1)首先测量出光电经纬仪的照准差，作为计算横轴差的基础选择大气湍流较小的清晨或傍晚，使光电经纬仪望远镜处于正镜位置，测出方位标正镜方位角度；使光电经纬仪望远镜处于倒镜位置，测出方位标倒镜方位角度；通过公式计算得到仪器的照准差，为了减小人为测量误差，上述步骤重复至少3次，取算术平均值为仪器的照准差；(2)横轴差的测量选择天气状况较好的晴朗夜晚，选用高仰角的亮星(水平高角大于45°)，如选用北极星，在相对较短的时间内，对北极星，任意测出它的一次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度、两次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度；或者，一次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度，两次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度，利用计算公式，准确解算出对该星已知时刻的正、倒镜角度，又利用已测量的照准差数据，计算出光电经纬仪横轴差。
本发明相比现有技术具有如下优点(1)可以在室外对光电经纬仪横轴差的测量，这是由于选择的点目标是北极星，测量方法是通过计算求得。与室内常规测量方法比较，不需要室内平行光管检测架提供点目标。
(2)测量精度与室内常规测量方法相当。从误差分析上看，测量产生的误差，来自测量装置误差、环境误差、方法误差和人员误差。本发明的测量误差包括编码器测角精度误差±1.4″；微机记录数据分辨率力当量误差±0.4″；因测量时间很短，忽略环境误差；因受北极星移动的影响及测量者反应速度的影响，按人的反应时间0.2s来计算，此时北极星移动量小于±0.1″；人的瞄准误差±0.2″。因此总均方根误差为δ=±1.42+0.42+0.12+0.22=±1.5′′.]]>而室内常规测量方法，测量误差包括编码器测角精度误差±1.4″；主控数据分辨力误差当量±0.4″；人的瞄准误差±0.2″。总均方根误差为δ=±1.42+0.42+0.22=±1.47′′.]]>虽然本发明的测量误差与室内常规测量方法比较增加了北极星移动产生的误差，但总均方根误差只大了0.03″。所以测量精度与室内常规测量方法相当。
(3)简单、实用。这是因为本发明的测量方法与室内常规测量方法比较照准差的测量是一致的。横轴差的测量，目标是北极星，只需测出光电经纬仪对北极星正、倒镜位置的方位、高低角度，通过公式计算就可求得；与室内常规测量方法比较，不需要专门技术人员调试测量所需的平行光管，北极星是标准的无穷远目标。
具体实施例方式
选择大气湍流较小的清晨或傍晚，使光电经纬仪望远镜处于正镜位置，测出方位标正镜方位角度；使光电经纬仪望远镜处于倒镜位置，测出方位标倒镜方位角度；通过公式计算得到仪器的照准差，为了减小人为测量误差，上述步骤重复至少3次，取算术平均值为仪器的照准差。选择天气状况较好的晴朗夜晚，选用高仰角的亮星(水平高角大于45°)，如选用北极星，在相对较短的时间内，对北极星，任意测出它的一次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度、两次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度；或者，一次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度，两次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度，利用计算公式，准确解算出对该星已知时刻的正镜方位角度、正镜高低角度，又利用已测量的照准差数据，计算光电经纬仪横轴差。见表1。
表1 测角时刻和所测得角度
其中在t1、t3两个时刻，测得北极星任意一个方向的高低角度E1(E3)、方位角度A1(A3)，我们人为设定其为光电经纬仪处于正镜位置的方位、高低角度；在t2时刻，测得北极星另一方向的高低角度E倒、方位角度A倒，按前面的假设，其对应的值为光电经纬仪处于倒镜位置的方位、高低角度。计算出在t2时刻经纬仪处于正镜位置的方位角度A正、高低角度E正。
计算横轴差
式中C为经纬仪的照准差，按常规方法测量。()为横轴差。
实施例以下是利用本发明的测量方法对某台室外光电经纬仪横轴差的测量结果在大气湍流较小的清晨，两人分别对方位标正、倒镜各瞄准三次，测得正、倒镜角度，计算出照准差，取平均值。见表2。
表2 照准差的测量
得到照准差C＝+1.1″，作为计算横轴差的基础。
在天气状况较好的晴朗夜晚，选用高仰角的亮星(水平高角大于45°)，如选用北极星，测北极星的方位角度、高低角度，见表2，表3。
表3 第一次对北极星测量角度
在19:56:39.5这一时刻，经纬仪处于倒镜位置测量的北极星方位、高低角度为A倒180.8548° E倒138.0445°
通过计算可得到此时刻经纬仪处于正镜位置的北极星方位角度A正、高低角度E正为
计算横轴差
表4 第二次对北极星测量角度
在20:39:29.0这一时刻，经纬仪处于倒镜位置测量的北极星方位、高低角度为A倒180.7665° E倒137.9307°通过计算可得到此时刻经纬仪处于正镜位置的北极星方位角度A正、高低角度E正为
计算横轴差
两次分别测得横轴差-0.6″，-0.9″。
权利要求
1.一种光电经纬仪横轴差的测量方法，其特征在于具体步骤如下(1)首先测量出光电经纬仪的照准差，作为计算横轴差的基础选择大气湍流较小的清晨或傍晚，使光电经纬仪望远镜处于正镜位置，测出方位标正镜方位角度；使光电经纬仪望远镜处于倒镜位置，测出方位标倒镜方位角度；通过公式计算得到仪器的照准差；(2)横轴差的测量选择天气状况较好的晴朗夜晚，选用水平高角大于45°的高仰角亮星，在相对较短的时间内，对该星任意测出它的一次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度、两次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度；或者，一次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度，两次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度，利用计算公式，解算出对该星已知时刻的正、倒镜角度，再利用已测量的照准差数据，计算出光电经纬仪横轴差。
2.根据权利要求1所述的光电经纬仪横轴差的测量方法，其特征在于为了减小人为测量误差，所述步骤重复至少3次，取算术平均值为最后的照准差。
3.根据权利要求1所述的光电经纬仪横轴差的测量方法，其特征在于所述的水平高角大于45°的高仰角亮星为北极星。
全文摘要
一种光电经纬仪横轴差的测量方法，在室外利用北极星移动缓慢的特点，在较短的测量时间内，假定北极星是按线性移动的。首先，选择大气湍流较小的清晨或傍晚，对地面方位标，使光电经纬仪望远镜处于正镜位置，测出正镜方位角度；使光电经纬仪望远镜处于倒镜位置，测出倒镜方位角度；通过公式计算得到仪器的照准差。作为计算横轴差的基�。谎≡裉炱纯鼋虾玫那缋室雇恚∮酶哐鼋堑牧列牵谙喽越隙痰氖奔淠冢员奔侨我獠獬龉獾缇骋谴τ谡滴恢玫姆轿唤嵌群透叩徒嵌�、两次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度；或者，一次光电经纬仪处于倒镜位置的方位角度和高低角度，两次光电经纬仪处于正镜位置的方位角度和高低角度。利用计算公式，准确解算出对该星已知时刻的正、倒镜角度，又利用已测量的照准差数据，计算光电经纬仪的横轴差。
文档编号G01C1/02GK1818564SQ20061001158
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者孟峰, 张云珍 申请人:中国科学院光电技术研究所
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