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专利号: 2019103374076
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:

1.一种自主获取地理纬度并自动寻北的陀螺测量仪器,包括外壳体(18),其特征在于,还包括设置于外壳体(18)中的内壳体(20),以及:对中整平系统,用于在仪器安装时通过指北标识(17)进行初步指北、调整仪器处于水平状态以及使仪器的中心轴线穿过待测点;

照准系统,用于通过调整旋转角度使位于外壳体(18)上方的望远镜(5)照准目标点;所述的照准系统包括所述的望远镜(5)、照准部支架(6)、竖直转轴(4)、竖直微动螺旋(7)、水平微动螺旋(14)以及水平转轴(15),其中:所述的照准部支架(6)设置一对,安装在微型计算机(10)上表面上,位于所述一对照准部支架(6)之间设置竖直转轴(4),所述望远镜(5)安装在竖直转轴(4)上,所述水平转轴(15)连接在微型计算机(10)底部;所述的竖直微动螺旋(7)、水平微动螺旋(14)分别安装在照准部支架(6)上,以及微型计算机(10)侧面;

陀螺系统,包括安装于所述内壳体(20)中陀螺房(26)和上浮装置,通过控制和调节上浮装置使陀螺房(26)浮起并处于位置稳定状态,或下落至初始位置;所述的内壳体(20)下方设置有与所述陀螺房(26)下部连接的阻尼传感器转子(30),外壳体(18)内的底部在周向分布有阻尼传感器定子(31);

精密测角及回转系统,用于测量所述望远镜(5)的旋转角度,以及驱动所述内壳体(20)转动并测量转动角度;所述的精密测角及回转系统包括垂直度盘(3)、水平度盘(16)以及回转马达(19),其中:所述的水平度盘(16)安装在外壳体(18)中,所述的水平转轴(15)下端连接水平度盘(16);回转马达(19)安装于水平度盘(16)底部并与所述内壳体(20)连接;垂直度盘(3)嵌在照准部支架(6)中并与所述竖直转轴(4)连接;

计算机系统,用于驱动所述陀螺(28)旋转或停止、驱动陀螺房(26)浮起或下落以及浮起后的位置稳定判断、在所述阻尼传感器转子(30)和阻尼传感器定子(31)之间形成均匀水平电磁场并采集阻尼传感器转子(30)电流值和阻尼传感器定子(31)电流值、控制内壳体(20)转动至指定角度;

通过对中整平系统安装好仪器之后,待测点地理纬度 的测量公式如下:

上式中,H为陀螺(28)角动量,k为传感器系数,ωe为平均地球自转角速度,I甲R、I甲S分别为水平度盘(16)在0°位置处阻尼传感器转子(30)的电流值、阻尼传感器定子(31)的电流值;I乙R、I乙S分别为所述回转马达(19)驱动内壳体(20)相对于所述0°位置旋转角λ度后所处位置处阻尼传感器转子(30)的电流值、阻尼传感器定子(31)的电流值。

2.如权利要求1所述的自主获取地理纬度并自动寻北的陀螺测量仪器,其特征在于,所述的阻尼传感器转子(30)的下部连接有陀螺下落锥(32),位于外壳体(18)底部内表面的中心处设置有与所述陀螺下落锥(32)配合的陀螺下落槽(33),通过陀螺下落锥(32)、陀螺下落槽(33)的配合使所述陀螺系统精准复位。

3.如权利要求1所述的自主获取地理纬度并自动寻北的陀螺测量仪器,其特征在于,所述的对中整平系统包括所述的指北标识(17)、水准管α(8)、水准管β(9)、脚螺旋(34)、上对中标识孔(1)以及下对中标识孔(36),其中:所述的指北标识(17)位于外壳体(18)上表面,所述的望远镜(5)上方设置有上支架(2),上对中标识孔(1)位于上支架(2)的中心处;所述的外壳体(18)下方设置有下平台(35),外壳体(18)通过其底部的脚螺旋(34)安装在下平台(35)上,下对中标识孔(36)位于所述下平台(35)的中心处;

所述的计算机系统包括微型计算机(10),微型计算机(10)的上表面为平面,所述水准管α(8)、水准管β(9)均位于所述上表面,其中水准管α(8)位于上表面中心处,水准管α(8)、水准管β(9)的中心轴线垂直且共面。

4.如权利要求1所述的自主获取地理纬度并自动寻北的陀螺测量仪器,其特征在于,所述的上浮装置包括连接在陀螺房(26)上部的衔接架(21),衔接架(21)由多根沿圆周方向均匀分布且同一端相互连接的衔接杆构成,在每一根衔接杆的端部均设置有自准直光电传感器(22),所述内壳体(20)的内壁上设置有与所述自准直光电传感器(22)配合的反射棱镜(23);

位于所述内壳体(20)中的底部分布有电感线圈(25),所述衔接架(21)的下部设置有与所述电感线圈(25)配合的衔铁(24)。

5.如权利要求1所述的自主获取地理纬度并自动寻北的陀螺测量仪器,其特征在于,所述的陀螺房(26)内部设置有陀螺转轴(27),陀螺转轴(27)的两端通过轴承(29)安装于陀螺房(26)内壁上,陀螺转轴(27)上安装有陀螺(28)。

6.如权利要求1所述的自主获取地理纬度并自动寻北的陀螺测量仪器,其特征在于,利用照准系统照准目标点后,水平度盘(16)测定测线与指北标识(17)之间的夹角Z,继而计算出测线的真北方位角ACP=N+Z,其中:上式中,I丙R、I丙S分别为水平度盘(16)在0°位置处阻尼传感器转子(30)的电流值、阻尼传感器定子(31)的电流值;I丁R、I丁S分别为所述回转马达(19)驱动内壳体(20)相对于所述0°位置顺时针旋转180°后所处位置处阻尼传感器转子(30)的电流值、阻尼传感器定子(31)的电流值。