型野外天文测量系统的原理与方法

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1、新型天文测量系统原理与方法王若璞测绘学院测量与导航工程系实用天文学主要内容电子经纬仪简介新型天文测量系统的组成及工作原理新旧系统对比软件使用简介电子经纬仪简介电子经纬仪的基本结构光栅度盘测角原理编码度盘测角原理动态度盘测角原理联机通讯与在线控制技术Leica经纬仪数据记录格式徕卡（Leica）仪器:TC--常规型全站仪TM--步进电机TCR--无棱镜反射TCA--智能型全站仪TDM--工业测量TCRMTCRAT—TheodoliteTotalStationC—ClassicR—ReflectorlesstotalstationM--Motorizedtotalstatio

2、nA—Automatictagetrecognition徕卡TM5000电子经纬仪电子经纬仪的基本结构光栅度盘测角原理1、光栅与莫尔条纹光栅（opticalgrating）是用玻璃、树脂或金属制成的表面具有密集等宽等距线条的光学元件。光栅参数：一是单位毫米长度范围内的线条数，称为线条密度；二是相邻线条之间的距离，称为光栅距ω。2、光栅增量式测角原理（1）光栅与莫尔条纹横向莫尔条纹的生成：横向莫尔条纹的放大作用：q光栅2光栅1wBωBθ莫尔条纹的位移发大作用：当光栅相对移动一个节距W时，条纹移动一个宽度周期B。主光栅指示光栅(1+ε)WBW莫尔条纹的特性：莫尔条纹的移动量与光

3、栅的移动量相对应；莫尔条纹具有位移放大作用；莫尔条纹具有平均光栅误差的作用；莫尔条纹便于实现自动化和数字化测量。光栅度盘编码度盘测角原理编码度盘主要可分为二大类，一是码区度盘；二是条码度盘。一、码区度盘测角原理1．二进制编码度盘测角编码度盘上分成若干宽度相同的同心圆环，这种圆环称为编码度盘的“码道n”；在码道数目一定的条件下，整个编码度盘又可以分成数目一定、面积相等的扇形区，称为编码度盘的“码区S”2、编码度盘测角原理分辨率与码道数的关系：码道数、分辨率有限，需采用测微装置!区间编码角度区间编码角度00000000810001800010001223091001

4、20230200104500101010225003001167301110112473040100900012110027000501011123013110129230601101350014111031500701111573015111133730各码道从外到内按二进制码的方式处理成透光(1)、不透光(0)或导电(1)、不导电(0)，即可形成二进制编码度盘。角度信息是刻制在玻璃度盘上的，仪器一开机即可读取和显示角度信息，并且关机后角度信息不丢失，因此常称编码度盘测角为绝对式测角。二、条码度盘测角原理码区度盘是通过多

5、码道的二进制编码或葛莱循环码的方式刻制而成，因多码道码区度盘的加工工艺比较复杂，成本较高。20世纪90年代以后，徕卡公司的全站仪普遍采用了一种新的编码度盘，即条码度盘。条码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。条码系统是由条码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统。条码度盘的测角原理如下图所示。由发光管发出的光线通过一定光路照亮度盘上的一组条形码，该条形码由一线性CCD阵列识别，经一个8位A/D（模/数）转换器读出，提供大约0.3gon（0.27°）精度的概略读数。1—发光管2—光路系统3—条码度盘4—线性CCD阵列条码度盘测

6、角原理在条形码的识别过程中，首先确定CCD阵列上独立编码线的中心位置，适当的计算方法求得平均值，完成精密测量。单次测量即可包含大约60条编码线，改进了角度内插精度，提高了角度测量的可靠性。在条码度盘中，对径设置多个条码探测装置，不仅可提高角度的读数精度，而且可消除度盘偏心差，如徕卡的TPS1000系列全站仪(一测回方向中误差为±0.5″)。动态度盘测角原理动态度盘测角系统主要由光栅度盘及其驱动系统、与仪器底座连接在一起的固定光栅探测器和与照准部连接在一起的活动光栅探测器、以及数字测微系统等组成。测量时，度盘在驱动系统马达的带动下，以一定的速度旋转。度盘透光条纹通过光电探测器

7、时，输出高电平；不透光条纹，则输出低电平。随着度盘的连续旋转，探测器分别输出所示的方波信号。在度盘转速恒定，测定夹角实质上是测定某一度盘刻划分别经过、两探测器的时间差T，即：数据通信与在线控制技术全站仪电子系统单元组成示意图内存电源控制实时时钟CPU微处理器门阵列EDM接口模数转换GSI/RS232接口控制角度传感器倾斜传感器马达板键盘/显示器组件电子测距存储卡板PCMCIA卡主板联机通信与在线控制技术的意义实现测量数据的远程传输，指令信息的调用；实现了自动观测、自动记录和自动数据处理；减轻劳动强度，实现测量的自动