[發明專利]一種基于豎軸傾斜的經緯儀水平角動態補償方法

在審

• 申請號: 201711050959.6
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107894224A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 趙曉楓;張志利;王振業;侯傳勛;蔡偉;李洪才
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G01C1/02
• 分類號: G01C1/02;G01C15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于豎軸傾斜的經緯儀水平角動態補償方法，其特征在于，包括：

在平行于經緯儀橫軸和與橫軸垂直的水平方向分別安置兩個電子水準器，將經緯儀的豎軸傾斜角度用經緯儀橫軸方向和與橫軸垂直的水平方向的傾斜角來表征，所述的橫軸方向傾斜角和與橫軸垂直的水平方向的傾斜角為相應方向上電子水準器的測量輸出，以這兩個方向的傾斜角作為矩陣元建立經緯儀豎軸傾斜時的初始矩陣，將經緯儀視準軸誤差、橫軸傾斜誤差、實測水平角和垂直角作為矩陣元，經緯儀測角的旋轉過程以相應的矩陣表示，得到經緯儀視準軸的空間矢量指向，最后得到有豎軸傾斜誤差存在時，經緯儀水平角的真實測量模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于豎軸傾斜的經緯儀水平角動態補償方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1：建立基準坐標系為O-X₀Y₀Z₀，原點O為經緯儀三軸的交點，Z₀軸與測站水平面垂直，X₀軸和Y₀軸位于水平面內，Y₀軸指向大地北，X₀軸與Y₀軸和Z₀軸分別正交，組成右手坐標系；

步驟2：在實際測量過程中，當經緯儀豎軸發生傾斜時，在經緯儀橫軸和與橫軸垂直水平方向上形成的傾斜角度分別為v_x,v_y，橫軸傾斜角度v_x以及與橫軸垂直水平方向傾斜角度v_y是指通過相應方向上安置的電子水準儀實時測量的角度，此時，由經緯儀豎軸傾斜而產生的初始變換矩陣為：

C01(vx,vy)=cos vx0-sin vx0cos vysin vysin vxcos vy-cos vxsin vycos vxcos vy]]>

步驟3：若經緯儀橫軸傾斜誤差為i,視準軸誤差為C，當經緯儀對目標進行觀測時，水平角實際測量值為α′，豎直角的實際測量值為β′，考慮到經緯儀的旋轉測量順序則旋轉矩陣分別為：

C12(α′)=cosα′sinα′0-sinα′cosα′0001]]>

C23(i)=cos i0-sin i010sin i0cos i]]>

C34(β′)=1000cosβ′sinβ′0-sinβ′cosβ′]]>

C45(C)=cos Csin C0-sin Ccos C0001]]>

步驟4：建立總的旋轉矩陣為：

C05(vx,vy,α′,i,β′,C)=C45(C)C34(β′)C23(i)C12(α′)C01(AV,v)]]>

步驟5：經緯儀視準軸的空間矢量為：

S→v=(((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)sin vx+(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)sin vxcos vy)i→+(((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)cos vy-(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxsin vy)j→+(-((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)sin vx+((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)sin vy(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxcos vy)k→]]>

其中

S→vx=((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)cos vx+(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)sin vxcos vy]]>

S→vy=((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)cos vy-(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxsin vy)]]>

S→vz=-((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)sin vx+((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)sin vy+(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxcos vy]]>

步驟6：根據步驟5得到經緯儀水平角補償后真實值α為：

α=arctan|SvxSvy|(Svx≤0,Svy>0)π-arctan|SvxSvy|(Svx<0,Svy<0)π+arctan|SvxSvy|(Svx≥0,Svy<0)2π-arctan|SvxSvy|(Svx>0,Svy>0)π2(Svx<0,Svy=0)3π2(Svx>0,Svy=0)]]>

3.根據權利要求2所述的一種基于豎軸傾斜的經緯儀水平角動態補償方法，其特征在于，基準坐標系為O-X₀Y₀Z₀的各軸指向分別為光電經緯儀在理論零位時的水平軸、視準軸和垂直軸的指向。