车载光电经纬仪的测量误差修正

    0 引 言

    车载经纬仪是一种典型的活动站^[1-2]光测设备，其主要优点是布站灵活，不受时域、空域的限制。载车一般通过液压支腿或大梁落地等方式脱开轮胎等弹性环节，尽量减少不稳定环节对测量的影响。但是，载车的平台并非绝对的刚体， 在经纬仪以不同速度、加速度工作的时候， 尤其是加速度方向改变的时候，载车的平台会发生弹性变形，直接导致经纬仪测量坐标系的改变，从而影响测量精度。 一般载车都能够满足车载平台在任意方向上的调平精度不大于 2′,在转台最大的扭矩作用下,车载平台的稳定度不大于 50″^[3-4]。因此，实时测量车载平台的变形，研究车载平台变形带来的误差是车载光测设备高精度工作的关键。

    文中分析了车载平台变形对光电经纬仪测角精度的影响， 提出了利用一套激光自准直式的非接触测量装置来测量车载平台变形的方法， 对测量方法进行了误差分析，给出了实验数据和分析结果。

    1 垂直轴倾斜对经纬仪测角精度的影响

    光电经纬仪方位旋转轴(垂直轴)线与铅垂线之间的夹角称为垂直轴倾斜。 实际垂直轴线在水平面上的投影线与经纬仪定向线之间的夹角称为垂直轴倾斜方向。垂直轴倾斜示意图如图 1 所示。垂直轴倾斜影响着经纬仪水平轴线的位置及视轴的指向。

    根据垂直轴倾斜的基本原理， 建立球面坐标系来分析垂直轴倾斜对经纬仪测角精度的影响。

    在图 2 中，OZ 为铅垂线，∠AOZ=I，OB 为垂直轴倾斜方向，设其角度为 A_H，M 为任一目标 ，其方位角为 A_M，俯仰角为 E_M。 过目标点 M 分别作大圆ZMM′和 AMM″,过 A 点作圆垂直 ZM 并交于点 A′。 在球面三角形 ZAA′中，AZ=I，AA′=I₁，A′Z=I₂。 由球面三角形的正弦公式：

sinI₁=sinI·sin(A_H-A_M)

tanI₂=tanI·cos(A_H-A_M)

    由于经纬仪的倾斜量较小， 所以根据幂级数公式得出：

I₁=I·sin(A_H-A_M)

I₂=I·cos(A_H-A_M)

    从图 2 中可以看出：I₁分量是由垂直轴倾斜产生的水平轴倾斜误差；I₂分量是由垂直轴倾斜产生的俯仰测量误差。 根据水平轴倾斜的测量误差修正公式：△A₁=b·tanEM， 得出由垂直轴倾斜产生的经纬仪测角误差分别为：

△A₁=I₁·tanE_M=I·sin(A_H-A_M)·tanE_M