陀螺经纬仪高精度定向误差分析及检定的研究
|
摘要
陀螺经纬仪高精度定向在军民建设中的应用日益广泛,本文着重针对影响陀螺经纬仪高精度定向的相关误差及其检校进行分析研究,主要内容如下:
1.主要从仪器的对中误差、照准目标的偏心误差、陀螺经纬仪对点器的偏心度这几个方面研究对陀螺经纬仪高精度定向的影响,并对陀螺定向数据处理中方位角转换容易出现的问题进行理论分析,特别对陀螺经纬仪对点器的偏心度的影响进行实验研究,由经纬仪互瞄的原理和性质,提出检定方法,对提高陀螺经纬仪的定向精度有一定的实用价值。
2.分析陀螺经纬仪内部温度对定向测量的影响,总结减弱内部温度影响的措施,以有利于提高陀螺定向测量精度和稳定性。
3.针对某型陀螺经纬仪的仪器常数受环境温度的影响进行实验,利用数理统计方法分析、处理了各温度下仪器常数的数据,总结出其变化比较符合线性规律,可实现温度对仪器常数的漂移影响的自动补偿,对提高陀螺经纬仪定向精度和准确度具有一定的实际意义。
4.确定陀螺经纬仪的检定内容,提出相应检定方法和计量性能要求,以及对陀螺经纬仪检定装置的技术要求,着重研究了检定实验室内温控室的玻璃折射对测量成果的影响,进行相应实验,分析总结出玻璃折射对角度测量影响的规律,并提出了一些切实可行的解决方法,对陀螺经纬仪检定装置的要求具有一定参考价值。
While applying increasingly widely with highly precise orientation survey by gyroscopic theodolite in military and civil construction, it emphasize analyzing and studying errors, which influence highly precise orientation by gyrotheodite, and calibration of gyrotheodite in this paper. The main contents of the paper are following.
1. It mainly researches influencing gyrostatic orientation survey which caused by centering accuracy of instrument and target, the concentric degree of gyrotheodite, and analyses the problems about switching azimuth angle which easily occurs in processing the data of gyroscopic orientation. Especially according to experimentize and research the influence caused by concentric degree of gyrotheodolite, methods, which is about checking the concentric degree of the gyrotheodolite, is presented in this paper according to the theory of inter-aiming by theodolite. The methods have practical value at a certain extent in improving the orientation accuracy of gyrotheodolite. The calibration methods can also realizes precise centering at a certain extent.
2. It analyzes the effects to gyrostatic orientation survey by temperature inside of gyrotheodite, and summarizes how to weaken the influence in order to improve the accuracy and stability of survey results.
3. According to experimentizing influence of environment temperature aim at the instrument constant of a type of gyrotheodite, analyze and deal with the data of instrument constant on each temperature, summarize the diversification accord with linearity rule. Then it is possible to realize automatic compensation for influence of temperature to instrument constant drifting. This has practical value in improving the orientation accuracy and nicety of gyrotheodolite.
4. It confirms the verification contents of gyrotheodite, and puts forward relevant verification ways and request of metrology capability, as well as technology needs of gyrotheodite verification device. Stresses aiming at the problem of glass refraction in the temperature-controlling room, it is found that the rules how glass refraction affects angular distance according to processing corresponded experiment. And it puts forward feasible solution, which has reference value to request of gyrotheodite verification device.
1.主要从仪器的对中误差、照准目标的偏心误差、陀螺经纬仪对点器的偏心度这几个方面研究对陀螺经纬仪高精度定向的影响,并对陀螺定向数据处理中方位角转换容易出现的问题进行理论分析,特别对陀螺经纬仪对点器的偏心度的影响进行实验研究,由经纬仪互瞄的原理和性质,提出检定方法,对提高陀螺经纬仪的定向精度有一定的实用价值。
2.分析陀螺经纬仪内部温度对定向测量的影响,总结减弱内部温度影响的措施,以有利于提高陀螺定向测量精度和稳定性。
3.针对某型陀螺经纬仪的仪器常数受环境温度的影响进行实验,利用数理统计方法分析、处理了各温度下仪器常数的数据,总结出其变化比较符合线性规律,可实现温度对仪器常数的漂移影响的自动补偿,对提高陀螺经纬仪定向精度和准确度具有一定的实际意义。
4.确定陀螺经纬仪的检定内容,提出相应检定方法和计量性能要求,以及对陀螺经纬仪检定装置的技术要求,着重研究了检定实验室内温控室的玻璃折射对测量成果的影响,进行相应实验,分析总结出玻璃折射对角度测量影响的规律,并提出了一些切实可行的解决方法,对陀螺经纬仪检定装置的要求具有一定参考价值。
While applying increasingly widely with highly precise orientation survey by gyroscopic theodolite in military and civil construction, it emphasize analyzing and studying errors, which influence highly precise orientation by gyrotheodite, and calibration of gyrotheodite in this paper. The main contents of the paper are following.
1. It mainly researches influencing gyrostatic orientation survey which caused by centering accuracy of instrument and target, the concentric degree of gyrotheodite, and analyses the problems about switching azimuth angle which easily occurs in processing the data of gyroscopic orientation. Especially according to experimentize and research the influence caused by concentric degree of gyrotheodolite, methods, which is about checking the concentric degree of the gyrotheodolite, is presented in this paper according to the theory of inter-aiming by theodolite. The methods have practical value at a certain extent in improving the orientation accuracy of gyrotheodolite. The calibration methods can also realizes precise centering at a certain extent.
2. It analyzes the effects to gyrostatic orientation survey by temperature inside of gyrotheodite, and summarizes how to weaken the influence in order to improve the accuracy and stability of survey results.
3. According to experimentizing influence of environment temperature aim at the instrument constant of a type of gyrotheodite, analyze and deal with the data of instrument constant on each temperature, summarize the diversification accord with linearity rule. Then it is possible to realize automatic compensation for influence of temperature to instrument constant drifting. This has practical value in improving the orientation accuracy and nicety of gyrotheodolite.
4. It confirms the verification contents of gyrotheodite, and puts forward relevant verification ways and request of metrology capability, as well as technology needs of gyrotheodite verification device. Stresses aiming at the problem of glass refraction in the temperature-controlling room, it is found that the rules how glass refraction affects angular distance according to processing corresponded experiment. And it puts forward feasible solution, which has reference value to request of gyrotheodite verification device.
引文
[1]张海东.Y/JTG-1陀螺全站仪性能研究[D].郑州:解放军信息工程大学测绘学院硕士学位论文,2005.
[2]张捍卫,许厚泽,王爱生.天文经纬度和天文方位角测定的基本原理[J].测绘科学,2006,31(4):158-160.
[3]吕志平,张建军,乔书波.大地测量学基础[M].北京:解放军出版社,2005.
[4]于来法.陀螺定向测量[M].北京:解放军出版社,1988.
[5]姜晨光,姜艾庆等.从陀螺仪的研究现状谈陀螺经纬仪的发展趋向[J].黑龙江测绘,1996,19(4):3-5.
[6]蔡宗仁.陀螺经纬仪进展[J].测绘科技,1994,(4):6-12.
[7]刘迎澍,黄田.磁悬浮轴承研究综述[J].机械工程学报,2000,36(11):5-9.
[8]刘思伟,白云超,田育民,马小辉.一种磁悬浮陀螺寻北仪的研究[J].测绘技术装备,2008,10(3):43-45.
[9]陈文奇.高精度磁悬浮单自由度陀螺寻北仪设计[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文,2004.
[10]白云超,刘思伟,田育民,陈晓璧.高精度寻北仪的现状及发展趋势[J].测绘科学与工程,2008,28(4):52-56.
[11]岳明桥,王天泉.激光陀螺仪的分析及发展方向[J].飞航导弹,2005,(12):46-48.
[12]张志君.基于光纤陀螺的寻北定向技术的研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)博士学位论文,2005.
[13] DMT GmbH.Exploration & Geosurvey.www.dmt.de, www.gyromat.de.
[14]高精度磁悬浮陀螺全站仪.技术和市场,2009,16(1):100.
[15]高精度自动陀螺全能仪及构成方法.中华人民共和国国家知识产权局,发明专利申请公开说明书(申请号200410045051.2),2006年1月18日.
[16]李广云.工业测量系统进展[M].北京:解放军出版社,2000.
[17]张正禄,李广云等.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2002.
[18]罗巍,沈志明,张则宇,刘智超.Gyromat 2000陀螺经纬仪强制对中装置的研制[J].中国惯性技术学报,2006,14(3):69-73.
[19] DMT.Gyromat 3000 User Manual[K].May 2008.
[20] Y/JTG-1陀螺经纬仪使用手册[K].西安:解放军1001工厂.
[21]隋立芬,宋力杰.误差理论与测量平差基础[M].北京:解放军出版社.
[22]艾贵斌.弹道导弹阵地瞄准方位角连测[M].北京:解放军出版社,2002.
[23]陈继华,黄剑波,牟爱国,孙纪章.一种新的经纬仪自准直方法[J].测绘科学技术学报,2006,23(5):338-344.
[24] JJG100-2003,全站型电子速测仪检定规程[S].中华人民共和国国家计量检定规程,国家质量监督检验检疫总局,2003.
[25] JJG414-2003,光学经纬仪检定规程[S].中华人民共和国国家计量检定规程,国家质量监督检验检疫总局,2003.
[26]杨俊志.全站仪检定规程JJG100-2003存在的若干问题及改正措施[J].矿山测量,2005年第4期:38-40,45.
[27]冯文灏.工业测量[M].武汉:武汉大学出版社,2004.
[28]李广云,倪涵,徐忠阳.工业测量系统[M].北京:解放军出版社.1994.
[29]王飞,李广云.关于陀螺经纬仪激光对点器同心度的检验[J].测绘科学,2010,35(2):191-192.
[30]范百兴,王飞,李广云,李宗春.陀螺经纬仪偏心度检定技术研究[C].2009年全国测绘仪器综合学术年会,2009.
[31]刘小生,李满苗,范俊智.陀螺经纬仪稳定性检测[J].勘察科学技术,2001,(1):49-53.
[32]刘小生,罗任秀.陀螺经纬仪稳定性分析研究[J].有色金属(矿山部分),2004,56(1):40-42.
[33]万朋.机动阵地快速定向研究与应用[D].郑州:信息工程大学测绘学院硕士学位论文,2006:18-19.
[34]庄楚强,何春雄.应用数理统计基础(第三版)[M].广州:华南理工大学出版社,2007.7,179-194.
[35]盛骤,谢式千,潘承毅.概率论与数理统计(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.12,294-312.
[36]叶川,伍川辉,张嘉怡.计量测试中异常数据剔除方法比较[J].计量测试与技术,2007,34(7):26-27.
[37]王鑫,吴先球,蒋珍美,陈俊芳.用Origin剔除线性拟合中实验数据的异常值[J].山西师范大学学报(自然科学版),2003,17(1):45-49.
[38]耿素军,余剑.智能测量系统中粗大误差的处理[J].电气电子教学学报,2005,27(3):37-39.
[39]刘洪奇,许纪隆.环境温度变化对JT15陀螺经纬仪仪器常数影响规律的探讨[J].矿山测量,1991(1):49-52.
[40]万德曲.陀螺仪结构与设计[M].北京:国防工业出版社,1981.
[41]刘小生,范俊智.陀螺经纬仪马达内部温升对摆动中值的影响[J].测绘工程,2003,10(1):53-54.
[42]煤炭科学研究院唐山分院陀螺经纬仪组.陀螺经纬仪基本原理、结构与定向[M].北京:煤炭工业出版社.1982.
[43] N.Romme1.Functional Principle and Technical Concept of the High-Precision Surveying Gyroscope GYROMAT 2000[Z].SYMPOSIUM GYRO TECHNOLOGY, 1994.
[44]李宗春,李广云,张冠宇,万朋,薛志宏.GYROMAT 2000陀螺经纬仪定向程序探讨[J].测绘科学,2006,31(5):107-109.
[45]朱华统,黄继文.椭球大地计算[M].北京:八一出版社,2001.
[46]孙现申,赵泽平.应用测量学[M].北京:解放军出版社,2004.
[47]薛志宏,李广云,王留朋,王飞.陀螺定向中子午线收敛角的计算方法与精度分析[J].测绘通报,2009,(12):43-45.
[48]王飞,李广云.玻璃折射对角度测量的影响分析[J].测绘通报,2009,(10):32-34.
[49]张学庄.提高陀螺经纬仪定向效率的方法[J].测绘工程,2006,15(1):1-5.
[50]蒋庆仙,陈晓璧,马小辉.陀螺经纬仪的仪器常数及其测定[J].测绘科学,2008,33(2):152-154.
[51]孔祥元,郭际明.控制测量学(第三版)上册[M].武汉:武汉大学出版社,2006.10.
[52] GB/T 17943-2000,大地天文测量规范[S].北京:中国标准化出版社,2002.
[53]刘勇,张志勇,冯伟利.陀螺经纬仪校准技术[J].宇航计测技术,2007,27(4):6-10.
[2]张捍卫,许厚泽,王爱生.天文经纬度和天文方位角测定的基本原理[J].测绘科学,2006,31(4):158-160.
[3]吕志平,张建军,乔书波.大地测量学基础[M].北京:解放军出版社,2005.
[4]于来法.陀螺定向测量[M].北京:解放军出版社,1988.
[5]姜晨光,姜艾庆等.从陀螺仪的研究现状谈陀螺经纬仪的发展趋向[J].黑龙江测绘,1996,19(4):3-5.
[6]蔡宗仁.陀螺经纬仪进展[J].测绘科技,1994,(4):6-12.
[7]刘迎澍,黄田.磁悬浮轴承研究综述[J].机械工程学报,2000,36(11):5-9.
[8]刘思伟,白云超,田育民,马小辉.一种磁悬浮陀螺寻北仪的研究[J].测绘技术装备,2008,10(3):43-45.
[9]陈文奇.高精度磁悬浮单自由度陀螺寻北仪设计[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文,2004.
[10]白云超,刘思伟,田育民,陈晓璧.高精度寻北仪的现状及发展趋势[J].测绘科学与工程,2008,28(4):52-56.
[11]岳明桥,王天泉.激光陀螺仪的分析及发展方向[J].飞航导弹,2005,(12):46-48.
[12]张志君.基于光纤陀螺的寻北定向技术的研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)博士学位论文,2005.
[13] DMT GmbH.Exploration & Geosurvey.www.dmt.de, www.gyromat.de.
[14]高精度磁悬浮陀螺全站仪.技术和市场,2009,16(1):100.
[15]高精度自动陀螺全能仪及构成方法.中华人民共和国国家知识产权局,发明专利申请公开说明书(申请号200410045051.2),2006年1月18日.
[16]李广云.工业测量系统进展[M].北京:解放军出版社,2000.
[17]张正禄,李广云等.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2002.
[18]罗巍,沈志明,张则宇,刘智超.Gyromat 2000陀螺经纬仪强制对中装置的研制[J].中国惯性技术学报,2006,14(3):69-73.
[19] DMT.Gyromat 3000 User Manual[K].May 2008.
[20] Y/JTG-1陀螺经纬仪使用手册[K].西安:解放军1001工厂.
[21]隋立芬,宋力杰.误差理论与测量平差基础[M].北京:解放军出版社.
[22]艾贵斌.弹道导弹阵地瞄准方位角连测[M].北京:解放军出版社,2002.
[23]陈继华,黄剑波,牟爱国,孙纪章.一种新的经纬仪自准直方法[J].测绘科学技术学报,2006,23(5):338-344.
[24] JJG100-2003,全站型电子速测仪检定规程[S].中华人民共和国国家计量检定规程,国家质量监督检验检疫总局,2003.
[25] JJG414-2003,光学经纬仪检定规程[S].中华人民共和国国家计量检定规程,国家质量监督检验检疫总局,2003.
[26]杨俊志.全站仪检定规程JJG100-2003存在的若干问题及改正措施[J].矿山测量,2005年第4期:38-40,45.
[27]冯文灏.工业测量[M].武汉:武汉大学出版社,2004.
[28]李广云,倪涵,徐忠阳.工业测量系统[M].北京:解放军出版社.1994.
[29]王飞,李广云.关于陀螺经纬仪激光对点器同心度的检验[J].测绘科学,2010,35(2):191-192.
[30]范百兴,王飞,李广云,李宗春.陀螺经纬仪偏心度检定技术研究[C].2009年全国测绘仪器综合学术年会,2009.
[31]刘小生,李满苗,范俊智.陀螺经纬仪稳定性检测[J].勘察科学技术,2001,(1):49-53.
[32]刘小生,罗任秀.陀螺经纬仪稳定性分析研究[J].有色金属(矿山部分),2004,56(1):40-42.
[33]万朋.机动阵地快速定向研究与应用[D].郑州:信息工程大学测绘学院硕士学位论文,2006:18-19.
[34]庄楚强,何春雄.应用数理统计基础(第三版)[M].广州:华南理工大学出版社,2007.7,179-194.
[35]盛骤,谢式千,潘承毅.概率论与数理统计(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.12,294-312.
[36]叶川,伍川辉,张嘉怡.计量测试中异常数据剔除方法比较[J].计量测试与技术,2007,34(7):26-27.
[37]王鑫,吴先球,蒋珍美,陈俊芳.用Origin剔除线性拟合中实验数据的异常值[J].山西师范大学学报(自然科学版),2003,17(1):45-49.
[38]耿素军,余剑.智能测量系统中粗大误差的处理[J].电气电子教学学报,2005,27(3):37-39.
[39]刘洪奇,许纪隆.环境温度变化对JT15陀螺经纬仪仪器常数影响规律的探讨[J].矿山测量,1991(1):49-52.
[40]万德曲.陀螺仪结构与设计[M].北京:国防工业出版社,1981.
[41]刘小生,范俊智.陀螺经纬仪马达内部温升对摆动中值的影响[J].测绘工程,2003,10(1):53-54.
[42]煤炭科学研究院唐山分院陀螺经纬仪组.陀螺经纬仪基本原理、结构与定向[M].北京:煤炭工业出版社.1982.
[43] N.Romme1.Functional Principle and Technical Concept of the High-Precision Surveying Gyroscope GYROMAT 2000[Z].SYMPOSIUM GYRO TECHNOLOGY, 1994.
[44]李宗春,李广云,张冠宇,万朋,薛志宏.GYROMAT 2000陀螺经纬仪定向程序探讨[J].测绘科学,2006,31(5):107-109.
[45]朱华统,黄继文.椭球大地计算[M].北京:八一出版社,2001.
[46]孙现申,赵泽平.应用测量学[M].北京:解放军出版社,2004.
[47]薛志宏,李广云,王留朋,王飞.陀螺定向中子午线收敛角的计算方法与精度分析[J].测绘通报,2009,(12):43-45.
[48]王飞,李广云.玻璃折射对角度测量的影响分析[J].测绘通报,2009,(10):32-34.
[49]张学庄.提高陀螺经纬仪定向效率的方法[J].测绘工程,2006,15(1):1-5.
[50]蒋庆仙,陈晓璧,马小辉.陀螺经纬仪的仪器常数及其测定[J].测绘科学,2008,33(2):152-154.
[51]孔祥元,郭际明.控制测量学(第三版)上册[M].武汉:武汉大学出版社,2006.10.
[52] GB/T 17943-2000,大地天文测量规范[S].北京:中国标准化出版社,2002.
[53]刘勇,张志勇,冯伟利.陀螺经纬仪校准技术[J].宇航计测技术,2007,27(4):6-10.