经纬仪静态测角精度分析

　　1 引 言

　　现代光电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, 广泛应用于航空、航天、武器试验等科研和军事领域。它的测量精度直接关系到测量结果和试飞结论的准确性, 而测角精度又是光电经纬仪中一项最重要的指标。根据光电经纬仪的工作状态, 其测量误差又可分为静态误差和动态误差。通常在设备的总误差中, 静态误差占据主要部分, 因而是目前研究的重点。光电经纬仪测角精度检测分外场和室内, 在室内常用不同高角的平行光管检测; 光学测量设备外场精度检测主要采用拍星等方法。本文主要针对室内检测分析经纬仪的静态测角误差。

　　2 经纬仪静态测角精度室内检测方法

　　经纬仪静态测角精度室内检测是采用专用检测架装置来检测。检测架上加装了不同高角和方位角的平行光管, 通过光管中分化板上的像作为无穷远目标, 用 T4 经纬仪测定目标的标定值 (A, E) 与被检经纬仪测量值之差便是测角误差, 如图 1 所示。

　　独立检测架中装有一个水平光管, T 型检测架中装有不同高角的光管, 从上至下分别约为 65°,45°, 30°以及水平的光管, 独立检测架与 T 型检测　架方位夹角约为 90°, 各光管的视轴交汇于一点,经纬仪测量时将其垂直轴与水平轴的交点安装在该点附近。检测过程中先用精度高的 T4 经纬仪测得各光管的角度值作为真值, 然后将被检经纬仪测得的各光管角度值作为测量值, 测量值与真值之差即为被检经纬仪的静态测角误差。

　　3 经纬仪静态测角精度分析

　　导致光电经纬仪产生静态测角误差的主要因素为 3 大误差源, 即轴系误差、编码器误差、判读误差 (脱靶量读取误差)。

    　3.1 轴系误差

　　轴系误差包括垂直轴误差, 水平轴误差和视轴误差。经纬仪的三轴关系如图 2 所示, 垂直轴垂直于水平面, 水平轴应垂直于垂直轴, 视轴垂直于水平轴。

　3.1.1视轴差

　　经纬仪的视轴与水平轴的不垂直度即为照准差,常用符号 C 表示。当经纬仪存在照准差时, 会给方位角的测量带来误差△A, 如图 3 所示。

　　图中 H- H 为水平轴, OZ 为垂直轴, OD 为理想视轴, X 为目标 ( 高角为 E) 。设 C=0, 则视轴划圆弧D"Z, 若 C≠0, 视轴则为 OB, 此时视轴划圆弧BX"Y, 过点 X做弧线AX"Z及圆弧H"H 垂直D"Z且交于点 P, 那 么 △ZXP 为 球 面 直 角 三 角 形 , 其 中 :

　　∠XZP=∠AZD=∠K, X%P =B"D=C, X"Z=90°- E,A"X=E,

        由球面三角正弦公式得:

　　sinK=sinC/sin(90°- E)