应用GPS授时时角拍星法标校测角精度

　　引 言

　　大型经纬仪等高精度测角设备在进入外场应用后，要对其测角精度进行标校，一般采用拍星的方法进行室外标校。传统上拍星方法是采用天文授时仪接收天文台所发送的时号授时方式，授时精度为 10ms，但在接收以及处理时号延时时却很难达到 10ms 的授时精度;且在计算赤经、赤纬方法中，天顶距的确定存在着不可避免的误差，直接影响了赤经的精度。因此，尽管拍星理论已很成熟，但采用天文授时方式在精度上却不能满足目前测角设备精度标校要求(≤8 角秒)。

　　本文提出在采用时角法拍星时采用 GPS 授时，归纳运用了新的时角计算方法以取代用天顶距确定赤经的途径，从而在提高授时精度、减小理论计算误差方面得到了很大改善。利用测角设备的伺服引导系统技术的完善和提高，从而保证了新的算法程序的实现，在工程应用后精度可满足当前标校要求，为采用拍星这一途径来标校高精度设备的推广应用提供了理论基础，具有较强的实用性和较高的经济效益。

　　1 方案原理及构成

　　1.1 原理

　　根据天文学原理，对于确定的恒星，在已知的时刻，星体相对于测站地理位置(λ, Φ)的视位置(A0, E0)是精确可知的。即在某已知时刻T，地球某观测点的光电经纬仪瞄准星体时，其高低角理论值E0和方位角理论值A0与观测点的天文经纬度(λ, Φ)的关系是唯一的，其关系式为

式中E0为星体的理论俯仰角，A0为星体的理论方位角，Ф 为测站的天文纬度，λ 为测站的天文经度，δ 为星体的赤纬，α 为星体的赤经;SG1为测星当天世界零时的真恒星时，t 为星体的时角，Worldtime 为测星时刻相应的世界时，系数 1.0027379 为平太阳日与恒星日的转换系数。

　　1.2 算法实现

　　1.2.1 求SG1(测星当天世界零时的真恒星时)

　　1.3 方案构成

　　1.3.1 硬件构成

　　如图1，利用测角设备自身的引导控制系统及引导模式，外加 GPS 进行授时来实现。

　　1.3.2 软件构成

　　1) 建立星库程序。两种方式：① 利用天文台发布的星表数据外推转换所需星库的数据格式;② 应用输入数据程序输入天文年历中有关的数据。数据内容包括日期、星名、视赤纬、视赤经、真恒星时、儒略日等参数。

　　2) 拍星程序。利用星库数据和现有引导系统对星拍摄;

　　3) 几何计算程序。① 创建各数据输入界面;② 据空间几何关系，进行天文座标系到测站极座标系的座标变换，求取星体相对于测站的视位置。