[發明專利]一種基于靜態力矩模式陀螺全站儀的逐次多位置尋北測量方法

有效

• 申請號: 201510218125.6
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104833348B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 楊志強;田鎮;張喆
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C17/00
• 分類號: G01C17/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 王芳

1.一種基于靜態力矩模式陀螺全站儀的逐次多位置尋北測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

一、安置儀器：在測站點安置基于靜態模式尋北的陀螺全站儀，使北向標識位于真北方向(-90°，+90°)區間內，調整并對中；

二、陀螺定向測量：

a.啟動馬達啟動加速模塊、盤位轉換模塊，使陀螺馬達旋轉軸方向對準陀螺儀測角裝置中的電子度盤零刻度線方向；

b.第一位置尋北測量：依次啟動支承解鎖模塊、電流及光電信號采集模塊，得到多組電流數據以及光電信號數據；根據電流數據計算得到陀螺靈敏部力矩值，并根據光電信號數據以及反射光線與入射光線的位置，計算陀螺靈敏部的角度位移量，得知反射光線與入射光線是否重合；啟動穩定檢測模塊，如果反射光線與入射光線未重合，則陀螺靈敏部處于非穩定狀態，則啟動力矩反饋控制模塊使得陀螺靈敏部穩定，然后啟動支承鎖定模塊；根據采集的電流數據，計算陀螺靈敏部力矩值；

c.根據陀螺靈敏部力矩值，計算得到電子度盤零刻度線方向偏離真北方向夾角∠NOR；啟動盤位轉換模塊使陀螺馬達向真北方向旋轉角度∠NOR到達第二位置；

d.重復執行步驟b、c，依次到達第三位置、……、第m位置；分別將第m和第m-1位置對應的夾角∠NOR求差值，如果差值小于閾值，則執行步驟e；

e.第m位置尋北測量：

執行步驟b、c，得到電子度盤零刻度線方向偏離真北方向夾角∠NOR；

三、照準系統方向觀測：

a.使望遠鏡照準目標，記錄此時照準測線方向與電子度盤零刻度線方向之間的夾角∠MOC_A；

b.再將望遠鏡在豎直方向與水平方向分別旋轉180度，然后調節望遠鏡照準測線方向，記錄此時照準測線方向與電子度盤零刻度線方向之間的夾角∠MOC_B；完成一次目標照準；

c.再次將望遠鏡在豎直方向與水平方向分別旋轉180度，重復a、b步驟分別獲得照準測線方向與電子度盤零刻度線方向之間的夾角∠MOC_C、∠MOC_D，至此照準系統完成第二次目標照準；計算兩次目標照準的平均值∠MOC；

四、尋北結果計算：

計算測線的真北方位角A：

A＝∠MOC+∠NOR+∠ROM

其中，∠ROM為陀螺尋北方向與電子度盤的零刻度線的夾角。

2.如權利要求1所述的基于靜態力矩模式陀螺全站儀的逐次多位置尋北測量方法，其特征在于，所述馬達啟動加速模塊、盤位轉換模塊、電流及光電信號采集模塊、支承鎖定模塊、支承解鎖模塊、穩定檢測模塊和力矩反饋控制模塊分別用于實現如下功能：

馬達啟動加速模塊：控制陀螺馬達的啟動及加速；

盤位轉換模塊：控制驅動電機驅動輪盤轉動，根據陀螺儀測角裝置發送的輪盤的轉動角度控制輪盤轉動；

電流及光電信號采集模塊：按設定采集次數采集第一力矩器轉子、第一力矩器定子、第二力矩器轉子和第二力矩器定子內部電流數據；第二微型計算機按設定采集次數采集支承穩定檢測裝置、水平力矩穩定檢測裝置、豎直力矩穩定檢測裝置的光電傳感器的光電信號數據；

支承鎖定模塊：控制電感線圈斷電，磁性消失，壓縮狀態的彈簧通過壓片向上頂住下部連接盤，下部連接盤上的觸頭與上部連接盤接觸；并向上拉動連接部、第一力矩器轉子、陀螺靈敏部和第二力矩器轉子的整體，使得懸掛帶不受力松弛；

支承解鎖模塊：控制電感線圈通電，壓片收到磁力向下進一步壓縮彈簧，壓片與下部連接盤脫離連接；由于下部連接盤、連接部、第一力矩器轉子、陀螺靈敏部和第二力矩器轉子整體的重力作用，使懸掛帶受力拉緊；

穩定檢測模塊：將力矩角度位移數據采集模塊得到的角度位移量與設定閾值相比較，如果不超過設定閾值，則陀螺靈敏部處于穩定狀態，否則不穩定；

力矩反饋控制模塊：根據電流及光電信號采集模塊得到的力矩值控制第一力矩器轉子、第一力矩器定子、第二力矩器轉子和第二力矩器定子的內部電流，使得力矩器定子和其對應轉子間形成與陀螺靈敏部擺動力矩大小相等、方向相反的合力矩，直至陀螺靈敏部穩定。

3.如權利要求1所述的基于靜態力矩模式陀螺全站儀的逐次多位置尋北測量方法，其特征在于，所述安置儀器步驟中的所述調整并對中是指啟動激光發射模塊，移動儀器直至激光發射模塊的激光束射向測站點標識；反復調節調節螺旋，直至上對中標識對準懸掛在測站點上的對中垂球尖部。