一种基于倾斜基面光电跟踪测量设备的快速高精度引导方法

摘要

一种基于倾斜基面光电跟踪测量设备的快速高精度引导方法，实现对倾斜基面光电跟踪测量设备的高精度引导，光电跟踪测量设备对某颗恒星的测量值为方位A和俯仰E，由A和E计算出重力线与设备垂直轴平行的地球表面处的经度λ和纬度

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于倾斜基面光电跟踪测量设备的快速高精度引导方法，具体的说，就 是实现对倾斜基面上光电跟踪测量设备的高精度引导。

背景技术

光电跟踪测量设备是一种高精度测量的大型设备，目前的应用要求该设备安装在水平、 坚固的水泥基面上，很大程度上限制了光电跟踪测量设备的机动性需求。安装基面倾斜角度 较大时，往往超出了调平机构的适用量程。充分利用光电跟踪测量设备可以高精度测量的特 点，测量出倾斜基面的倾斜角度和倾斜方向，并在引导数据中消除倾斜基面的影响，从而可 以降低对光电跟踪测量设备安装基面的倾斜度要求，同时，通过对设备的倾斜，使光电跟踪 测量设备具有测量过顶目标的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：实现对倾斜基面光电跟踪测量设备的高精度引导，降低对 光电跟踪测量设备安装基面的要求，提高其机动性，同时也为过顶目标的高精度测量提供了 一种可行性方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：其特征在于实现步骤如下：

（1）由倾斜基面光电跟踪测量设备测量某一恒星的位置：方位角A和俯仰角E；

（2）计算重力线与光电跟踪测量设备垂直轴平行的地球表面处的经度λ和纬度

$\lambda =\arcsin \frac{\cos E\sin A}{\cos \delta }-S_0-(D-8)(1+\mu )+\alpha$

α与δ表示恒星的视赤经和视赤纬，t表示测量时恒星对应的时角，S₀表示世界时零时 的真恒星时，D表示观测时刻的北京标准时，μ＝0.00273791表示民用时化恒星时的改正系 数。

（3）倾斜基面倾斜角度与倾斜方向的确定：

如果知道站址的经度λ₀与纬度则地球表面处与处重力线间 的夹角即为倾斜基面倾斜角度α：

地球表面处与处重力线的相对方向即为倾斜基面的倾斜方向， 正北偏东的角度为：

（4）在站址位置，同一颗恒星相对水平面位置方位角A₀，俯仰角E₀与相对倾斜基面位 置方位角A′，俯仰角E′均以大地北为方位零位，视轴与基面平行时为俯仰零位；A₀，E₀与 A′，E′之间的关系：

$\tan (A^{\prime }-\theta )=\frac{\cos E_0\sin A_0\cos \theta -\cos E_0\cos A_0\sin \theta }{\cos E_0\sin A_0\cos \alpha \sin \theta +\cos E_0\cos A_0\cos \alpha \cos \theta -{\sin E}_0\mathrm{sin\alpha }}$

x′＝cosE₀sinA₀cosθ-cosE₀cosA₀sinθ

y′＝cosE₀sinA₀cosαsinθ+cosE₀cosA₀cosαcosθ-sinE₀sinα

E′＝arcsin(cosE₀sinA₀sinαsinθ+cosE₀cosA₀sinαcosθ+sinE₀cosα)

mod(x,y)表示x对y求余。

（5）通过恒星表获得恒星相对站址的（A₀，E₀），进而求得（A′，E′）作为倾斜基面上 光电跟踪测量设备的引导值，（A，E）为光电跟踪测量设备的测量值，通过球谐函数等系统 误差修正方法对设备进行系统误差修正。

（6）当用被测目标位置引导光电跟踪测量设备时，把目标位置（A₀，E₀）转换为（A′， E′），再经系统误差修正后，作为倾斜基面光电跟踪测量设备的指向位置，即实现了对倾斜 基面上光电跟踪测量设备的高精度引导，从而也可实现对目标的高精度测量。

本发明有以下优点：

（1）本发明能够实现倾斜基面上光电跟踪测量设备的高精度引导。

（2）本发明利用了光电跟踪测量设备精度高的特点实现对倾斜基面的倾斜角度与倾斜 方向的测量。

附图说明

图1为本发明倾斜基面光电跟踪测量设备的高精度引导实现流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于安装于倾斜基面上的光电跟踪测量设备，具体实现如下：

（1）由倾斜基面光电跟踪测量设备测量某一恒星的位置：方位角A和俯仰角E；

（2）计算重力线与光电跟踪测量设备垂直轴平行的地球表面处的经度λ和纬度：

$\lambda =\arcsin \frac{\cos E\sin A}{\cos \delta }-S_0-(D-8)(1+\mu )+\alpha$

α与δ表示恒星的视赤经和视赤纬，t表示测量时恒星对应的时角，S₀表示世界时零时 的真恒星时，D表示观测时刻的北京标准时，μ＝0.00273791表示民用时化恒星时的改正系 数。

（3）倾斜基面倾斜角度与倾斜方向的确定：

站址的经度λ₀与纬度则地球表面处与处重力线间的夹角即 为倾斜基面倾斜角度α：

地球表面处与处重力线的相对方向即为倾斜基面的倾斜方向， 正北偏东的角度为：

（4）在站址位置，同一颗恒星相对水平面位置方位角A₀，俯仰角E₀与相对倾斜基面位 置方位角A′，俯仰角E′均以大地北为方位零位，视轴与基面平行时为俯仰零位；A₀，E₀与 A′，E′之间的关系：

$\tan (A^{\prime }-\theta )=\frac{\cos E_0\sin A_0\cos \theta -\cos E_0\cos A_0\sin \theta }{\cos E_0\sin A_0\cos \alpha \sin \theta +\cos E_0\cos A_0\cos \alpha \cos \theta -{\sin E}_0\mathrm{sin\alpha }}$

x′＝cosE₀sinA₀cosθ-cosE₀cosA₀sinθ

y′＝cosE₀sinA₀cosαsinθ+cosE₀cosA₀cosαcosθ-sinE₀sinα

E′＝arcsin(cosE₀sinA₀sinαsinθ+cosE₀cosA₀sinαcosθ+sinE₀cosα)

mod(x,y)表示x对y求余。

（5）通过恒星表获得恒星相对站址的（A₀，E₀），进而求得（A′，E′）作为倾斜基面上 光电跟踪测量设备的引导值，（A，E）为光电跟踪测量设备的测量值，通过球谐函数等系统 误差修正方法（本具体实施中采用的是球谐函数的系统误差修正方法）对设备进行系统误差 修正。

（6）当用被测目标位置引导光电跟踪测量设备时，把目标位置（A₀，E₀）转换为（A′， E′），再经系统误差修正后，作为倾斜基面光电跟踪测量设备的指向位置，即实现了对倾斜 基面上光电跟踪测量设备的高精度引导，从而也可实现对目标的高精度测量。

由以上可知，本发明可实现倾斜基面上光电跟踪测量设备的高精度引导，有利于提高光 电跟踪测量设备的机动性，也为过顶目标的高精度测量提供了一种切实可行的方法。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。