经纬仪测角原理及动态测角精度.doc

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1、经纬仪测角原理及动态测角精度瞿惠（大学精密机械工程系200072）摘要:现代经纬仪具有实时测量、高精度、自动跟踪监控和易于图像再现等优点。根据光电经纬仪的工作状态,其测量误差又可以分为静态误差和动态误差。本文研制了测量用旋转靶标，靶标即可以提供以一定角速度或角加速度运动的空间仿真目标，又能够记录目标的实时空间位置，以靶标记录的数据为真值，光电经纬仪跟踪目标所测量的数据与真值比较，可得到光电经纬仪的动态测角精度。关键词:经纬仪；动态测角精度；旋转靶标Anglemeasuringprinciplea

2、nddynamicangleprecisionofTheodoliteQuhui(DepartmentofPrecisionMechanicalEngineering,ShanghaiUniversity，Shanghai200072)Abstract:Moderntheodolitehasmanyadvantages,suchasreal-timemeasurement,highaccuracy,auto-trackingmonitoringandeasyimagereconstruction.

3、Accordingtoworkingstatusofthetheodolite,itsmeasuringerrorcanbedividedintostaticstateerroranddynamicstateerror.Rotarytargetwasestablished,anditwasusedtotestdynamicangleprecisionofphotoelectrictheodoliteinlaboratory,Simulationaimwasprovidedandspaceposit

4、ionsofaimwerereal—timerecodedbytarget．Theaimcanmoveasdefiniteanglespeedorasmaxangleacceleration．Dataoftargetwasconsideredasreal—Valueofaim．Testdateofphotoelectrictheodolitewascomparedwithit．andthedynamicangleprecisionwasobtained．Keywords:theodolite；dy

5、namicangleprecision；rotarytarget.1引言经纬仪是采用电视测量技术，具有自动跟踪和实时测量功能的光电测量设备，主要用于飞机、轮船、星体等特种试验场空间目标运动轨迹的测量。动态测角精度是指光电经纬仪在规定的角速度和角加速度运动状态下，实时测量的目标空间指向值与真值之差，是衡量光电经纬仪最重要的技术指标之一。长期以来，光电经纬仪的动态测角精度一直在外场，通过实测某一飞行目标并与其它高精度设备比对的方法进行验证。由于外场试验受气候、费用、时间等条件的限制，无法经常进行，因此

6、，研究室测量方法和测量设备是非常必要和急需的.2电子经纬仪的测角原理一般来说，我们将电子经纬仪的测角原理分为增量式和绝对式两种。增量式基于光栅莫尔条纹原理，其最终读数在仪器回转过程中形成，往往有一个最大回转速度的限制。绝对式基于码盘原理，其读数与回转过程无关，在瞄准目标以后读取。2.1光栅莫尔条纹测角原理(增量式)光栅是指均匀刻有间隔很小栅线的光学玻璃。若栅线刻在度盘上，就构成了光栅度盘(如图1所示)，光栅度盘的栅线可以是直线，也可以是曲线。在电子经纬仪的光栅度盘上刻的都是辐射状的直线，辐射中心通

7、常与圆度盘的圆心重合，因此也叫做中心辐射光栅度盘见图1。另外，如按光栅使用特性，可分为相位光栅和振幅光栅，按光栅度盘的光学原理，可分为透射光栅和反射光栅。图1光栅度盘（局部）图2莫尔条纹在电子经纬仪中要实现测角，通常要由两个光栅度盘组成，其中一个称为主光栅，另一个称为指示光栅。利用光栅度盘测角就是要测定从起始方向两光栅度盘相对移动的光栅数，因此这种测角方式也称作增量式测角方式。当两个间隔相同的光栅相迭并成很小的交角，当它们相对移动时可以看到明暗相间的干涉条纹(如图2所示)，称为莫尔干涉条纹，简称莫

8、尔条纹。设B为条纹宽度，w为栅距，θ为两光栅的交角，则近似可得B=w/(2*tg(θ/2))一般来说，θ很小，故上式可简化为B=w／θ因此，莫尔条纹宽度B与栅距w之比而定义的莫尔条纹放大倍数K为K=B／w=1／θ由于θ很小，因此K值很大，也就是说，莫尔条纹起着放大作用，这样大大提高了分辨率。而且θ越小，K值越大。由此可见，要想知道光栅相对移动的数目，只要测出奠尔条纹的移动数目。当光栅相对移动一个栅距w时，莫尔条纹就沿近于垂直于光栅相对移动的方向移动一个条纹宽度B。当光栅移动方向改变