星体弧长法标定光电经纬仪指向精度

　　1　引　　言

　　利用星体标校技术来提高光电经纬仪的测角精度是八十年代末期兴起的一门新技术。该项技术是伴随着电脑、天文学、光电信息的发展而逐步趋于完善,并日益广泛地被应用于各种靶场的外场实时检测中。利用星体标校技术可以使光测设备的用户随时了解仪器的精度状况,对影响测量精度的主要误差(指系统误差)进行修正,从而极大地方便了用户。

　　目前,采用的星体标校技术主要是时角法,它是根据恒星视位置的计算公式,利用被标校

　　仪器瞄准某一颗特定恒星,测出其在地平坐标系中的方位角A测和高低角E测,然后与恒星在被标校仪器处的理论方位角A理和高低角E理相比较,求出误差。

　(1)

　　使用时角法的前提条件是:①必须提供非常准确的时间(误差小于1ms);②测站的准确地理坐标。

　　因此,时角法只能应用到具备满足上述两项条件的用户或固定站,而对机动站应用起来受到一定的限制。星体弧长法是借助于北极星与天球中任意一颗恒星之间弧长不变(指短时间)的基础上发展起来的一门技术。它克服了时角法(两项前提条件)的主要缺陷,可实时对光测设备的测角精度进行精确标定,为用户又提供了一种新的更为方便的外场检测方法。

　　2　星体弧长法的基本原理

　　根据天文学的理论,所有恒星都分布在以地球质心为中心的天球上。地球自转的轴线延长线基本上与北极星(指在天球坐标上)重合。

　　因此,可以假定北极星是处在地球的回转轴线上。基于这一基本假设使采用星体弧长法标定光电经纬仪指向精度成为可能。从天文学的角度上讲,恒星的视位置一般用赤经,赤纬来表示。星体弧长法的基本原理就是根据北极星与任意一颗恒星之间弧长做为理论真值,然后利用被标校光电经纬仪先后瞄准北极星和某颗恒星,并测出在地平坐标中的高低角和方位角,代入弧长公式从而求出光电经纬仪的指向精度。

　　下面将基本原理介绍如下:

　　如图1所示天球坐标系,其中弧长BC表示在Δt = t1- t2时间内北极星旋转的弧长。

　　根据弧长公式:

　　其中:φ1,φ2是星体的赤纬;

　　λ1,λ2是星体的赤经;

　　d是两颗恒星间的弧长。

　　由于地球旋转,造成了天球上恒星相对于地球坐标的角位置移动。一般来说,在地球赤道处恒星最大角位移为15”/s,因此利用时角法标定光电经纬仪其时间精度要求较高。那么为什么利用星体弧长法对时间要求相当低呢?我们根据(1)式进行分析。

　　设t1时刻,北极星在B点,另一颗恒星在B′点,t2时刻,北极星旋转到C点,另一颗恒星旋转到C′点。由于光电经纬仪不可能在相当短的时间内测出北极星和另一颗恒星的方位角及高低角。因此,势必产生误差,从理论上讲,应测出弧长,而实际上测出的弧长为。