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专利号: 2015102181256
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于静态力矩模式陀螺全站仪的逐次多位置寻北测量方法,其特征在于,包括如下步骤:一、安置仪器:在测站点安置基于静态模式寻北的陀螺全站仪,使北向标识位于真北方向(-90°,+90°)区间内,调整并对中;

二、陀螺定向测量:

a.启动马达启动加速模块、盘位转换模块,使陀螺马达旋转轴方向对准陀螺仪测角装置中的电子度盘零刻度线方向;

b.第一位置寻北测量:依次启动支承解锁模块、电流及光电信号采集模块,得到多组电流数据以及光电信号数据;根据电流数据计算得到陀螺灵敏部力矩值,并根据光电信号数据以及反射光线与入射光线的位置,计算陀螺灵敏部的角度位移量;启动稳定检测模块,如果陀螺灵敏部处于非稳定状态,则启动力矩反馈控制模块使得陀螺灵敏部稳定,然后启动支承锁定模块;根据采集的电流数据,计算陀螺灵敏部力矩值;

c.根据陀螺灵敏部力矩值,计算得到电子度盘零刻度线方向偏离真北方向夹角∠NOR;启动盘位转换模块使陀螺马达向真北方向旋转角度∠NOR到达第二位置;

d.重复执行步骤b、c,依次到达第三位置、……、第m位置;分别将第m和第m-1位置对应的夹角∠NOR求差值,如果差值小于阈值,则执行步骤e;

e.第m位置寻北测量:

执行步骤b、c,得到电子度盘零刻度线方向偏离真北方向夹角∠NOR;

三、照准系统方向观测:

a.使望远镜照准目标,记录此时照准测线方向与电子度盘零刻度线方向之间的夹角∠MOCA;

b.再将望远镜在竖直方向与水平方向分别旋转180度,然后调节望远镜照准测线方向,记录此时照准测线方向与电子度盘零刻度线方向之间的夹角∠MOCB;完成一次目标照准;

c.再次将望远镜在竖直方向与水平方向分别旋转180度,重复a、b步骤分别获得照准测线方向与电子度盘零刻度线方向之间的夹角∠MOCC、∠MOCD,至此照准系统完成第二次目标照准;计算两次目标照准的平均值∠MOC;

四、寻北结果计算:

计算测线的真北方位角A:

A=∠MOC+∠NOR+∠ROM

其中,∠ROM为陀螺寻北方向与电子度盘的零刻度线的夹角。

2.如权利要求1所述的基于静态力矩模式陀螺全站仪的逐次多位置寻北测量方法,其特征在于,所述马达启动加速模块、盘位转换模块、电流及光电信号采集模块、支承锁定模块、支承解锁模块、稳定检测模块和力矩反馈控制模块分别用于实现如下功能:马达启动加速模块:控制陀螺马达的启动及加速;

盘位转换模块:控制驱动电机驱动轮盘转动,根据陀螺仪测角装置发送的轮盘的转动角度控制轮盘转动;

电流及光电信号采集模块:按设定采集次数采集第一力矩器转子、第一力矩器定子、第二力矩器转子和第二力矩器定子内部电流数据;第二微型计算机按设定采集次数采集支承稳定检测装置、水平力矩稳定检测装置、竖直力矩稳定检测装置的光电传感器的光电信号数据;

支承锁定模块:控制电感线圈断电,磁性消失,压缩状态的弹簧通过压片向上顶住下部连接盘,下部连接盘上的触头与上部连接盘接触;并向上拉动连接部、第一力矩器转子、陀螺灵敏部和第二力矩器转子的整体,使得悬挂带不受力松弛;

支承解锁模块:控制电感线圈通电,压片收到磁力向下进一步压缩弹簧,压片与下部连接盘脱离连接;由于下部连接盘、连接部、第一力矩器转子、陀螺灵敏部和第二力矩器转子整体的重力作用,使悬挂带受力拉紧;

稳定检测模块:将力矩角度位移数据采集模块得到的角度位移量与设定阈值相比较,如果不超过设定阈值,则陀螺灵敏部处于稳定状态,否则不稳定;

力矩反馈控制模块:根据电流及光电信号采集模块得到的力矩值控制第一力矩器转子、第一力矩器定子、第二力矩器转子和第二力矩器定子的内部电流,使得力矩器定子和其对应转子间形成与陀螺灵敏部摆动力矩大小相等、方向相反的合力矩,直至陀螺灵敏部稳定。

3.如权利要求1所述的基于静态力矩模式陀螺全站仪的逐次多位置寻北测量方法,其特征在于,所述安置仪器步骤中的所述调整并对中是指启动激光发射模块,移动仪器直至激光发射模块的激光束射向测站点标识;反复调节调节螺旋,直至上对中标识对准悬挂在测站点上的对中垂球尖部。

4.如权利要求1所述的基于静态力矩模式陀螺全站仪的逐次多位置寻北测量方法,其特征在于,所述陀螺定向测量中的步骤b中,根据采集的多组电流数据计算陀螺灵敏部力矩值的公式如下:其中,M表示陀螺灵敏部力矩值;i表示采集的数据的序号;IRA为第一力矩器转子电流值;IRB为第二力矩器转子电流值;ISA为第一力矩器定子电流值;ISB为第二力矩器定子电流值;k为力矩器系数;n为采集的电流数据的组数。

5.如权利要求1所述的基于静态力矩模式陀螺全站仪的逐次多位置寻北测量方法,其特征在于,所述陀螺定向测量中的步骤c中,根据陀螺灵敏部力矩值,计算得到电子度盘零刻度线方向偏离真北方向夹角的公式如下:其中,M表示陀螺灵敏部力矩值;H为陀螺的角动量;ωe为地球的自转角速度; 为测站点的地理纬度。

6.如权利要求1所述的基于静态力矩模式陀螺全站仪的逐次多位置寻北测量方法,其特征在于,所述照准系统方向观测中,所述步骤c中计算两次目标照准的平均值∠MOC的公式如下: