平臺傾斜高精度實時測量系統及其應用方法
2024-03-22 01:48:05
專利名稱：平臺傾斜高精度實時測量系統及其應用方法
技術領域：
本發明涉及測量領域，特別是一種平臺傾斜高精度實時測量系統及其應用方法。
背景技術：
目前，國內靶場光測設備工作模式有兩種固定站式和機動站式。固定站式常見形 式是固定塔臺式，機動站式常見形式是車載式。然而在實際工作中，無論是固定塔臺式還是 車載機動式，都是布放在地面的地基環上，在靜止基座狀態下使用。而國外靶場中的光測設 備多採用車載不落地工作模式，測量精度與國內固定站式相當，可以在較大的地理範圍內 靈活布站，滿足靶場大範圍機動測量的需要。為了使車載光測設備真正實現高精度測量，其 關鍵技術是對設備工作時車載平臺傾斜的角度進行實時測量並修正。現在在國內常採用的平臺傾斜測量方法是CCD雷射自準直測量系統，但由於該系 統價格昂貴且由於準直鏡自身的變形會給測量帶來較大的誤差，因此研製一種既能實時快 速測量同時又滿足高精度要求的測量設備及應用方法勢在必行。
發明內容
針對上述情況，本發明的目的就在於提供一種平臺傾斜高精度實時測量系統及其 應用方法，可以有效解決目前平臺傾斜測量系統價格昂貴且測量誤差較大的問題。本發明解決技術問題所採用的技術方案是，平臺傾斜高精度實時測量系統，包括 時統、傾角儀、數據採集模塊、數據通訊模塊、記錄計算機，傾角儀裝在車載光測設備垂直軸 軸心處，測量車載光測設備的傾角信息；時統跟傾角儀相連，將接收的同步信息傳遞給傾角 儀，並將時間和同步信息傳遞給數據通訊模塊；傾角儀與數據採集模塊相連，傾角儀將同步 後的傾角信號傳遞給數據採集模塊，數據採集模塊採集同步後的傾角信號並對其進行濾波 解算處理；數據採集模塊與數據通訊模塊相連，數據採集模塊將處理後的數據傳遞給數據 通訊模塊，數據通訊模塊將傳遞來的數據信息進行整合處理；數據通訊模塊與記錄計算機 相連，數據通訊模塊將整合後的數據信息傳遞給記錄計算機並由其對傾角信息進行誤差修 正處理。平臺傾斜高精度實時測量系統的應用方法，具體步驟如下1)將傾角儀安裝在車載光測設備垂直軸軸心位置，並對其進行初始化調試和輸出 值測試，以保證傾角儀的輸出值是工作基準面與絕對水平面的夾角；2)數據採集模塊採集傾角儀傳遞來的同步後的平臺傾斜X、Y軸值並對其進行合 理性檢驗，採用滑動加權均值濾波算法將數值進行濾波和解算；3)數據通訊模塊將數據採集模塊、編碼器傳遞來的信息進行整合併傳遞給記錄計 算機；4)記錄計算機記錄時間信息、設備位置信息、平臺傾斜角度值信息，建立測量誤差 修正模型，推導出傾角儀的輸出值與車載光測設備的垂直軸傾斜誤差和垂直軸傾斜方向的 關係以進行事後修正，從而完成了車載光測設備傾角的高精度實時測量。
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本發明具有可實時測量、精度高、結構簡單、成本低等優點，可廣泛應用於國防、建 築、公路等行業。
圖1是本發明的平臺傾斜高精度實時測量系統的結構框圖。圖2是本發明的傾角儀的標定示意圖。圖3是本發明的數據採集模塊工作流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明。由圖1所示，本發明平臺傾斜高精度實時測量系統，包括傾角儀1、時統2、數據採 集模塊3、數據通訊模塊4、記錄計算機5，傾角儀1裝在車載光測設備垂直軸軸心處，測量車 載光測設備的傾角信息；傾角儀1跟時統2相連，將接收的同步信息傳遞給傾角儀1，並將 時間和同步信息傳遞給數據通訊模塊4 ；傾角儀1與數據採集模塊3相連，傾角儀1將同步 後的傾角信號傳遞給數據採集模塊3，數據採集模塊3採集同步後的傾角信號並對其進行 濾波解算處理；數據採集模塊3與數據通訊模塊4相連，數據採集模塊3將處理後的數據傳 遞給數據通訊模塊4，數據通訊模塊4將傳遞來的數據信息進行整合處理；數據通訊模塊4 與記錄計算機5相連，數據通訊模塊4將整合後的數據信息傳遞給記錄計算機5並由其對 傾角信息進行誤差修正處理。平臺傾斜高精度實時測量系統的應用方法，具體步驟如下1)將傾角儀1安裝在車載光測設備垂直軸軸心位置，並對其進行初始化調試和輸 出值測試，以保證傾角儀1的輸出值是工作基準面與絕對水平面的夾角；2)數據採集模塊3採集傾角儀1傳遞來的同步後的平臺傾斜X、Y軸值並對其進 行合理性檢驗，採用滑動加權均值濾波算法將數值進行濾波和解算；3)數據通訊模塊4將數據採集模塊3、編碼器傳遞來的信息進行整合併傳遞給記 錄計算機5 ；4)記錄計算機5記錄時間信息、設備位置信息、平臺傾斜角度值信息，建立測量誤 差修正模型，推導出傾角儀1的輸出值與車載光測設備的垂直軸傾斜誤差和垂直軸傾斜方 向的關係以進行事後修正，從而完成了車載光測設備傾斜角度的高精度實時測量。為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於 限定本發明。由圖2所示，傾角儀1在安裝前要進行標定，以保證傾角儀輸出的X軸、Y軸值為 平臺相對於標準水平面的傾斜角度。安裝後進行初始化調試和輸出值測試。時統2給傾角儀1、數據通訊4、編碼器等系統提供同步信號，以保證各系統能統一 工作，對事後數據的處理和查找提供依據。數據採集系統3是本系統的核心處理單元，主要將傾角儀1送來的數據採集、分 析、濾波處理後，進行數據解算。記錄計算機5將數據通訊4送來的信息進行存儲，並完成測量誤差的修正工作。
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測量方法及工作過程傾角儀IX軸輸出角度為ρ，Υ軸輸出角度為θ。平臺傾斜角度是識和θ的合成值。 由於識和θ是不確定性數據，無法通過規律來預測，也不能用精確的數學表達式來描述，因 此平臺傾斜角度的測量精度直接取決於^和θ的精度。數據採集系統3對傾角儀1數據進 行合理性檢驗，採用時間序列AR模型的一步預報值來處理數據的異常值問題。
權利要求
平臺傾斜高精度實時測量系統，包括傾角儀(1)、時統(2)、數據採集模塊(3)、數據通訊模塊(4)、記錄計算機(5)，其特徵在於，傾角儀(1)裝在車載光測設備垂直軸軸心處，測量車載光測設備的傾角信息；時統(2)跟傾角儀(1)相連，將接收的同步信息傳遞給傾角儀(1)，並將時間和同步信息傳遞給數據通訊模塊(4)；傾角儀(1)與數據採集模塊(3)相連，傾角儀(1)將同步後的傾角信號傳遞給數據採集模塊(3)，數據採集模塊(3)採集同步後的傾角信號並對其進行濾波解算處理；數據採集模塊(3)與數據通訊模塊(4)相連，數據採集模塊(3)將處理後的數據傳遞給數據通訊模塊(4)，數據通訊模塊(4)將傳遞來的數據信息進行整合處理；數據通訊模塊(4)與記錄計算機(5)相連，數據通訊模塊(4)將整合後的數據信息傳遞給記錄計算機(5)並由其對傾角信息進行誤差修正處理。
2.權利要求1所述的平臺傾斜高精度實時測量系統的應用方法，其特徵在於，具體步 驟如下1)將傾角儀(1)安裝在車載光測設備垂直軸軸心位置，並對其進行初始化調試和輸出 值測試，以保證傾角儀(1)的輸出值是工作基準面與絕對水平面的夾角；2)數據採集模塊(3)採集傾角儀(1)傳遞來的同步後的平臺傾斜X、Y軸值並對其進 行合理性檢驗，採用滑動加權均值濾波算法將數值進行濾波和解算；3)數據通訊模塊(4)將數據採集模塊(3)、編碼器系統傳遞來的信息進行整合併傳遞 給記錄計算機(5)；4)記錄計算機(5)記錄時間信息、設備位置信息、平臺傾斜角度值信息，建立測量誤差 修正模型，推導出傾角儀(1)的輸出值與車載光測設備的垂直軸傾斜誤差和垂直軸傾斜方 向的關係以進行事後修正，從而完成了車載光測設備傾斜角度的高精度實時測量。
全文摘要
本發明涉及測量領域，特別是一種平臺傾斜高精度實時測量系統及其應用方法。本發明包括時統、傾角儀、數據採集模塊、數據通訊模塊和記錄計算機，通過數據採集模塊處理傾角儀測量的實時傾角信息並傳遞給記錄計算機進行記錄，從而達到對車載光學設備的高精度實時測量。本發明具有可實時測量、精度高、結構簡單、成本低等優點，可廣泛應用於國防、建築、公路等行業。
文檔編號G01C9/00GK101975568SQ20101052954
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者佟剛, 吳志勇, 崔明, 王濤 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所