机动经纬仪基座平台晃动测量与修正方法

摘要

本发明涉及机动经纬仪基座平台晃动测量与修正方法，用于测量与修正由机动经纬仪基座平台晃动导致的仪器观测误差。将相机安装于机动经纬仪基座平台上，并在其外部设置水平基准，采用“两次传递”，即根据机动经纬仪水平状态与晃动状态分别与外部水平基准之间的姿态关系，计算机动经纬仪基座平台相对水平状态的晃动量，并在此基础上修正经纬仪观测结果。本发明可实时、高精度地修正由经纬仪基座平台晃动引起的仪器观测误差，机动经纬仪基座平台晃动量越小，经纬仪观测结果修正精度越高，且当机动经纬仪基座平台姿态晃动量为20角分时，修正后经纬仪观测误差不大于19角秒。

主权项

机动经纬仪基座平台晃动测量与修正方法，将相机安装于机动经纬仪基座平台上，并在其外部设置水平基准，其特征在于，采用“两次传递”，即根据机动经纬仪水平状态与晃动状态分别与外部水平基准之间的姿态关系，计算机动经纬仪基座平台相对水平状态的晃动量，并在此基础上修正经纬仪观测结果，具体步骤如下：步骤1、相机和外置基准标志物的安装：相机与机动经纬仪基座平台固连；在距离相机3‑4米、相机视场内，放置与地面相对静止的外置水平基准，调整相机参数，使之成像清晰；相机内参数及像差系数标定：采用基于平面靶板的相机内参数及像差标定方法，通过相机对不同姿态的棋盘格平面靶板成像、提取像点后，利用基于共面控制点的标定方法计算相机内参数和像差系数；步骤2、相机与机动经纬仪的安装关系标定：在相机视场内放置6个以上的控制点，首先计算这些控制点在经纬仪坐标系中的坐标，然后利用基于异面控制点的相机标定方法计算相机与机动经纬仪的安装关系；步骤3、计算系统补偿量：首先，将机动经纬仪高精度调至水平状态，基于摄像测量学原理计算机动经纬仪到外置水平基准的转换矩阵、，将矩阵进行欧拉角分解，得到、、，分别表征了绕、、轴旋转的角度大小，由于机动经纬仪处于水平状态，不存在晃动量，因此、可以看作为水平系统误差，即、；然后，在机动经纬仪工作初始时刻稳定状态，基于摄像测量学原理计算机动经纬仪到外置水平基准的转换矩阵、，将矩阵进行欧拉角分解，得到、、，分别表征了绕、、轴旋转的角度大小，由于机动经纬仪处于稳定状态，不存在方位晃动量，因此可以看作为方位系统误差，即；最后，、、、即为系统补偿量；步骤4、测量机动经纬仪晃动状态与外置水平基准的关系：时刻，机动经纬仪处于晃动状态，基于摄像测量学原理计算机动经纬仪到外置水平基准的转换矩阵、，将矩阵进行欧拉角分解，得到、、，分别表征了绕、、轴旋转的角度大小，结合上一步得到的系统补偿量，机动经纬仪晃动状态相对水平状态的晃动量为：步骤5、修正经纬仪观测误差：时刻，机动经纬仪对目标的观测角为高低角、方位角，晃动量为、、、，机动经纬仪晃动状态到水平状态的转换矩阵、：修正公式如下：其中，、为修正后经纬仪观测结果，～为矩阵的九个元素，即：。