[发明专利]准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及几何量测试计量技术领域，具体涉及一种准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法及装置。

背景技术

野外、远距、动态的重合度测量是航天、船舶工业大型试验的特需和关键。试验时，由差分GPS定向测出两GPS天线中心点连线的大地方位角，然后用经纬仪类仪器进行光学对准，并将该角度传递至后续环节。为此需在经纬仪类仪器上安装一台GPS天线，该天线与经纬仪类仪器的竖轴同心。远方安装另一台GPS天线，与该天线中心同心处安装一个灯标，并把灯标像和望远镜目镜分划板竖丝重合，这时经纬仪类仪器的指向就是两GPS天线中心点连线的大地方位角，转动经纬仪类仪器就可把差分GPS定向得到的大地方位角传递至后续环节。但是这种方法只适用于静态测量，当远方的GPS天线安装在船舶上，并以一定速度航行时，或者经纬仪类仪器和远方GPS天线各安装在一艘船舶上，并都处于航行状态时，就属于动态测量的范畴。动态测量用一般静态测量的方法是很难实现的，而且在动态测量时，往往希望采用“自准直”的方式，即发出的光束由远方GPS天线上的反光器件把光束反回，由发出光束的仪器接收，并转变成电信号，这种由同一台仪器发出光束，并接收反回光的工作方式称为“自准直”，“自准直”便于实现自动跟踪，可以简化设备及操作，是常用的测量方法。然而，目前尚无远距离动态重合度测量方法，需要找出一种在测量距离远，动态条件下，以自准直法测量重合度的方法，从而实现角度的精确跟踪测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现角度的精确跟踪测量的准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法及装置。

本发明所述的一种准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法，其包括如下步骤：

（a）在测量点安装重合度测量装置，所述的重合度测量装置为望远系统，在望远系统上装半导体激光器，其发出发散角0.5～2mrad的准平行光，即在100m距离时的光斑直径为50mm至200mm；

（b）在目标点放置角锥棱镜，角锥棱镜能保持反回光和入射光平行，即重合度测量装置发出的准平行光照在角锥棱镜通光口径内的光束原路反回，发散角不变；反回光经重合度测量装置的物镜汇聚并成光点像于像距V处，重合度测量装置中的光电转换元件接收反回光，即可测量出像点O处的位置值t；

（c）当角锥棱镜在光斑范围内运动时，其线位移ΔL使反回光束偏离主光轴，像点则从O₁移动至O₂，则重合度测量装置中的光电转换元件可测量得到t₁与t₂，Δt＝t₁-t₂为位置差值；重合偏差Δα由下式求得：

Δα＝K*Δt

式中：K——转换系数，固定值，单位为″/μm；

Δα——重合偏差，也称为“偏零量”或“脱靶量”，单位为″；

Δt——重合度测量装置的光电转换元件测量出的位置差值，单位为μm。

如上所述的一种准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法，其所述的转换系数K通过如下方法定标获得；

（I）以TM5100A电子经纬仪作为角度标准，将重合度测量装置下方安装在调平底座上，重合度测量装置与TM5100A电子经纬仪一起放置于测量点，位置关系为重合度测量装置在前，TM5100A标准电子经纬仪在后，两者距离不大于0.5m；重合度测量装置和TM5100A电子经纬仪都调至水平，光轴调至基本重合；

（II）在100～2000m远处目标点放置角锥棱镜，角锥棱镜顶点的铅垂线上，固定一个发光二极管作为灯标；角锥棱镜安装于直线导轨上，直线导轨上装有指示位移量的直尺；

（III）重合度测量装置对准角锥棱镜，使反回光点与重合度测量装置的目镜分划板的十字线中心重合，此时重合度测量装置中的光电转换元件计算出的位置值为t₀，即“零位”；TM5100A标准电子经纬仪对准灯标，使灯标与重合度测量装置的目镜分划板竖丝重合，此时经纬仪水平角读数值为α₀；

（IV）移动角锥棱镜，反回光偏离主光轴，重合度测量装置中的光电转换元件计算得出像点位置值t₁；将TM5100A电子经纬仪与角锥棱镜上方的灯标再次对准，读出此时经纬仪水平角读数值为α₁；

（VI）计算转换系数K