本發(fā)明屬于重力垂線偏差測量技術(shù)，涉及一種新重力垂線偏差測量裝置。

背景技術(shù)：

圖1為一種已有重力垂線偏差測量裝置，數(shù)字天頂攝影測量儀。重力垂線偏差測量裝置能夠測量地球天文經(jīng)度和天文緯度，經(jīng)過與地理經(jīng)度、地理緯度作差，就能求得重力垂線偏差。數(shù)字天頂攝影測量儀采用天文相機1和水平儀9相結(jié)合，水平儀9一般為數(shù)字水準(zhǔn)儀或水泡水平儀。測量重力垂線偏差時，系統(tǒng)先根據(jù)水平儀9的測量結(jié)果，通過調(diào)平轉(zhuǎn)置8把安裝臺10調(diào)平，然后利用天文相機1觀測恒星，控制計算機6根據(jù)天文相機1、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7的測量結(jié)果，計算重力垂線偏差。這種重力垂線偏差測量裝置需要依靠水平儀9對安裝臺10進(jìn)行調(diào)平，為了保證高精度測量，需要長時間精細(xì)調(diào)整，一般靜態(tài)點需要的時間為30分鐘以上，作業(yè)效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種新的重力垂線偏差測量裝置，采用了能夠旋轉(zhuǎn)的慣性測量組件，以提高重力垂線偏差測量系統(tǒng)的作業(yè)效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種重力垂線偏差測量裝置，包括天文相機1、旋轉(zhuǎn)軸2、慣性測量組件3、旋轉(zhuǎn)電機4、三角架5、控制計算機6、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7，天文相機1和慣性測量組件3通過旋轉(zhuǎn)軸2捷聯(lián)安裝，構(gòu)成重力垂線偏差一體化測量組件，該組件通過旋轉(zhuǎn)電機4安裝于三角架5上，并在旋轉(zhuǎn)電機4驅(qū)動下可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該組件及旋轉(zhuǎn)電機4、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7通過電纜與控制計算機6連接。

慣性測量組件3包括高精度三軸陀螺和高精度三軸加速度計。

天文相機1部分包括天文望遠(yuǎn)鏡和成像裝置，成像裝置可采用可見光或紅外探測器。

控制計算機6用于控制旋轉(zhuǎn)電機4調(diào)整重力垂線偏差一體化測量組件的旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)天文相機1、慣性測量組件3、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7的測量結(jié)果，自動計算重力垂線偏差。

慣性測量組件3在控制計算機6控制下，繞旋轉(zhuǎn)電機軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?？刂朴嬎銠C6采用慣性測量組件3的輸出數(shù)據(jù)，估計加速度計和陀螺的誤差，并計算高精度的水平基準(zhǔn)。得到高精度水平基準(zhǔn)后，停止旋轉(zhuǎn)，控制計算機6內(nèi)置天文星歷計算軟件計算恒星位置，并采用天文相機1輸出的星圖、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7輸出的地理經(jīng)緯度，計算重力垂線偏差。

本發(fā)明的優(yōu)點是：提高重力垂線偏差測量的自動化程度和作業(yè)效率。

附圖說明

圖1是已有的數(shù)字天頂攝影測量儀的組成示意圖；

圖2是本發(fā)明重力垂線偏差測量裝置的組成示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖2，一種重力垂線偏差測量裝置，包括天文相機1、旋轉(zhuǎn)軸2、慣性測量組件3、旋轉(zhuǎn)電機4、三角架5、控制計算機6、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7，天文相機1和慣性測量組件3通過旋轉(zhuǎn)軸2捷聯(lián)安裝，構(gòu)成重力垂線偏差一體化測量組件，該組件通過旋轉(zhuǎn)電機4安裝于三角架5上，并在旋轉(zhuǎn)電機4驅(qū)動下可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該組件及旋轉(zhuǎn)電機4、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7通過電纜與控制計算機6連接。

慣性測量組件3包括高精度三軸陀螺和高精度三軸加速度計。

天文相機1部分包括天文望遠(yuǎn)鏡和成像裝置，成像裝置可采用可見光或紅外探測器。

控制計算機6用于控制旋轉(zhuǎn)電機4調(diào)整重力垂線偏差一體化測量組件的旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)天文相機1、慣性測量組件3、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7的測量結(jié)果，自動計算重力垂線偏差。

本發(fā)明的工作原理是：進(jìn)行重力垂線偏差測量時，首先固定三角架5，讓天文相機1指向上方，慣性測量組件3開始采集陀螺、加速度計數(shù)據(jù)，并輸出給控制計算機6，控制計算機6根據(jù)陀螺、加速度計數(shù)據(jù)計算慣性測量組件3的姿態(tài)和真航向，并控制旋轉(zhuǎn)電機4，使得慣性測量組件3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，控制計算機6利用卡爾曼濾波器估計陀螺和加速度計測量誤差，計算慣性測量組件3的高精度姿態(tài)和航向。之后停止旋轉(zhuǎn)，控制計算機6采集天文相機1拍攝的恒星圖像，提取星點坐標(biāo)，結(jié)合天文星歷計算結(jié)果，計算天文經(jīng)度和天文緯度，并根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機7提供的地理經(jīng)緯度，計算重力垂線偏差。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于重力測量技術(shù)，涉及一種重力垂線偏差測量裝置，包括天文相機(1)、旋轉(zhuǎn)軸(2)、慣性測量組件(3)、旋轉(zhuǎn)電機(4)、三角架(5)、控制計算機(6)、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(7)，天文相機(1)和慣性測量組件(3)通過旋轉(zhuǎn)軸(2)捷聯(lián)安裝，構(gòu)成重力垂線偏差一體化測量組件，該組件通過旋轉(zhuǎn)電機(4)安裝于三角架(5)上，并在旋轉(zhuǎn)電機(4)驅(qū)動下可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該組件及旋轉(zhuǎn)電機(4)、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(7)通過電纜與控制計算機(6)連接。本發(fā)明重力垂線偏差測量裝置無需手動調(diào)平，依靠慣性測量組件(3)測量水平，天文相機(1)測量恒星，衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(7)測量地理經(jīng)緯度，自動計算當(dāng)?shù)刂亓Υ咕€偏差，提高了系統(tǒng)的作業(yè)速度。

技術(shù)研發(fā)人員：李威;岳亞洲;周琪;田宇;張曉冬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航空工業(yè)第六一八研究所
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.06
技術(shù)公布日：2017.07.14