[发明专利]一种基于竖轴倾斜的经纬仪水平角动态补偿方法

权利要求书

1.一种基于竖轴倾斜的经纬仪水平角动态补偿方法，其特征在于，包括：

在平行于经纬仪横轴和与横轴垂直的水平方向分别安置两个电子水准器，将经纬仪的竖轴倾斜角度用经纬仪横轴方向和与横轴垂直的水平方向的倾斜角来表征，所述的横轴方向倾斜角和与横轴垂直的水平方向的倾斜角为相应方向上电子水准器的测量输出，以这两个方向的倾斜角作为矩阵元建立经纬仪竖轴倾斜时的初始矩阵，将经纬仪视准轴误差、横轴倾斜误差、实测水平角和垂直角作为矩阵元，经纬仪测角的旋转过程以相应的矩阵表示，得到经纬仪视准轴的空间矢量指向，最后得到有竖轴倾斜误差存在时，经纬仪水平角的真实测量模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于竖轴倾斜的经纬仪水平角动态补偿方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：建立基准坐标系为O-X₀Y₀Z₀，原点O为经纬仪三轴的交点，Z₀轴与测站水平面垂直，X₀轴和Y₀轴位于水平面内，Y₀轴指向大地北，X₀轴与Y₀轴和Z₀轴分别正交，组成右手坐标系；

步骤2：在实际测量过程中，当经纬仪竖轴发生倾斜时，在经纬仪横轴和与横轴垂直水平方向上形成的倾斜角度分别为v_x,v_y，横轴倾斜角度v_x以及与横轴垂直水平方向倾斜角度v_y是指通过相应方向上安置的电子水准仪实时测量的角度，此时，由经纬仪竖轴倾斜而产生的初始变换矩阵为：

C01(vx,vy)=cos vx0-sin vx0cos vysin vysin vxcos vy-cos vxsin vycos vxcos vy]]>

步骤3：若经纬仪横轴倾斜误差为i,视准轴误差为C，当经纬仪对目标进行观测时，水平角实际测量值为α′，竖直角的实际测量值为β′，考虑到经纬仪的旋转测量顺序则旋转矩阵分别为：

C12(α′)=cosα′sinα′0-sinα′cosα′0001]]>

C23(i)=cos i0-sin i010sin i0cos i]]>

C34(β′)=1000cosβ′sinβ′0-sinβ′cosβ′]]>

C45(C)=cos Csin C0-sin Ccos C0001]]>

步骤4：建立总的旋转矩阵为：

C05(vx,vy,α′,i,β′,C)=C45(C)C34(β′)C23(i)C12(α′)C01(AV,v)]]>

步骤5：经纬仪视准轴的空间矢量为：

S→v=(((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)sin vx+(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)sin vxcos vy)i→+(((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)cos vy-(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxsin vy)j→+(-((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)sin vx+((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)sin vy(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxcos vy)k→]]>

其中

S→vx=((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)cos vx+(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)sin vxcos vy]]>

S→vy=((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)cos vy-(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxsin vy)]]>

S→vz=-((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)cosα′-sinα′cosβ′cos C)sin vx+((-sin C cos i+sinβ′cos C sin i)sinα′+cosα′cosβ′cos C)sin vy+(sin C sin i+sinβ′cos C cos i)cos vxcos vy]]>

步骤6：根据步骤5得到经纬仪水平角补偿后真实值α为：

α=arctan|SvxSvy|(Svx≤0,Svy>0)π-arctan|SvxSvy|(Svx<0,Svy<0)π+arctan|SvxSvy|(Svx≥0,Svy<0)2π-arctan|SvxSvy|(Svx>0,Svy>0)π2(Svx<0,Svy=0)3π2(Svx>0,Svy=0)]]>

3.根据权利要求2所述的一种基于竖轴倾斜的经纬仪水平角动态补偿方法，其特征在于，基准坐标系为O-X₀Y₀Z₀的各轴指向分别为光电经纬仪在理论零位时的水平轴、视准轴和垂直轴的指向。