[发明专利]一种高精度自动化绝对地磁观测方法

权利要求书

1.一种高精度自动化绝对地磁观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在测点布置绝对地磁测量机构，所述绝对地磁测量机构包括支撑机构(1)、二维无磁旋转机构(2)和测量单元(3)；其中，所述二维无磁旋转机构(2)设置于所述支撑机构(1)中；所述二维无磁旋转机构(2)包括水平无磁旋转单元和垂直无磁旋转单元；所述垂直无磁旋转单元设置于所述水平无磁旋转单元上面；所述测量单元(3)设置于所述垂直无磁旋转单元上面，包括：平行支架(3.1)、激光器(3.2)和单分量磁通门探头(3.3)；所述平行支架(3.1)的上下两端安装有平行设置的所述激光器(3.2)和所述单分量磁通门探头(3.3)；

所述垂直无磁旋转单元用于使所述测量单元(3)在垂直空间中旋转并自动记录旋转角度值；所述水平无磁旋转单元用于使所述测量单元(3)在水平空间中旋转并自动记录旋转角度值；其中，所述垂直无磁旋转单元和所述水平无磁旋转单元分别包括用于实现无磁旋转的压电电机、以及用于读取旋转角度的激光读数头；

在选定的位置布置标志物位置传感器(4)；并且，所述标志物位置传感器为一种实现同一个PSD传感器对两路不同高度入射激光进行方位测量的传感器，包括：外壳体(4.1)、分束镜(4.2)、反射镜(4.3)和PSD位置传感器(4.4)；

所述分束镜(4.2)倾斜固定于所述外壳体(4.1)的内部；在所述分束镜(4.2)的透射光路上，固定安装所述PSD位置传感器(4.4)；所述反射镜(4.3)位于所述分束镜(4.2)的正下方，所述反射镜(4.3)的反射面与所述分束镜(4.2)的分光面平行设置；

所述反射镜(4.3)到分束镜(4.2)的垂直距离和激光器(3.2)到单分量磁通门探头(3.3)的垂直距离相同；

在仪器架设过程中，将测量单元(3)调平，确保测量单元(3)的激光器(3.2)和单分量磁通门探头(3.3)处于水平测试面；同时，根据调平后激光器(3.2)发出的激光光斑高度，调整所述标志物位置传感器(4)的窗口高度，使二者等高；

步骤2，初始对准标志物位置传感器过程，包括：

步骤2.1，使激光器(3.2)平行布置于单分量磁通门探头(3.3)的上方；

步骤2.2，总控制器打开激光器(3.2)，同时，总控制器对水平无磁旋转单元进行控制，从而使激光器(3.2)在水平空间旋转，激光器(3.2)发射出的水平激光逼近标志物位置传感器的感应窗口，即：逼近PSD位置传感器(4.4)的感应窗口；

步骤2.3，总控制器继续控制水平无磁旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经分束镜(4.2)的透射作用后，水平入射到PSD位置传感器(4.4)的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平无磁旋转单元继续旋转；由于激光在PSD位置传感器感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平无磁旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平无磁旋转单元停止转动，并得到此时单分量磁通门探头(3.3)的精确方位角，记作N₁，由此完成对标正镜测量；

步骤2.4，然后，总控制器对垂直无磁旋转单元进行控制，从而带动测量单元(3)在垂直空间旋转180°，使激光器(3.2)平行布置于单分量磁通门探头(3.3)的下方，然后锁死垂直无磁旋转单元；

步骤2.5，然后，总控制器再次对水平无磁旋转单元进行控制，从而使水平无磁旋转单元转动，并使激光器(3.2)发射出的水平激光经过反射镜(4.3)向上反射作用、再经过分束镜(4.2)的反射作用后，入射到PSD位置传感器(4.4)的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平无磁旋转单元继续旋转；由于激光在PSD位置传感器感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平无磁旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平无磁旋转单元停止转动，主控制器得到此时单分量磁通门探头(3.3)的精确方位角，记作N₂，由此完成对标反镜测量；

步骤2.6，总控制器将N₁和N₂求均值，得出标志读数N；

步骤3，测量地磁偏角D的步骤，包括：

步骤3.1，总控制器关闭激光器(3.2)，打开单分量磁通门探头(3.3)，此时，激光器(3.2)平行布置于单分量磁通门探头(3.3)的下方；

步骤3.2，总控制器控制水平无磁旋转单元转动，同时，总控制器实时判断单分量磁通门探头(3.3)输出的外磁场强度信号是否为0，当达到0时，总控制器得到外磁场0值地磁偏角第一测量位置的角度值D₁；

然后，总控制器控制水平无磁旋转单元反向转动，同时，总控制器实时判断单分量磁通门探头(3.3)输出的外磁场强度信号是否为0，当达到0时，总控制器得到外磁场0值地磁偏角第二测量位置的角度值D₂；

步骤3.3，然后，总控制器对垂直无磁旋转单元进行控制，从而带动测量单元(3)在垂直空间旋转180°，使激光器(3.2)平行布置于单分量磁通门探头(3.3)的上方，然后锁死垂直无磁旋转单元；

步骤3.4，然后，总控制器控制水平无磁旋转单元转动，同时，总控制器实时判断单分量磁通门探头(3.3)输出的外磁场强度信号是否为0，当达到0时，总控制器得到外磁场0值地磁偏角第三测量位置的角度值D₃；

然后，总控制器控制水平无磁旋转单元反向转动，同时，总控制器实时判断单分量磁通门探头(3.3)输出的外磁场强度信号是否为0，当达到0时，总控制器得到外磁场0值地磁偏角第四测量位置的角度值D₄；

步骤3.5，地磁偏角第一测量位置的角度值D₁、地磁偏角第二测量位置的角度值D₂、地磁偏角第三测量位置的角度值D₃和地磁偏角第四测量位置的角度值D₄求均值，即为地磁北读数D₀；

依据下式计算得到实际磁偏角D：

实际磁偏角D＝地磁北读数D₀-地理北方向读数＝地磁北读数D₀-(标志读数N-标志方位角)；

其中，标志方位角由地磁台站提前测量得出，即为以测量点为圆心，地理北与标志物的夹角。

2.根据权利要求1所述的高精度自动化绝对地磁观测方法，其特征在于，还包括步骤4，地磁倾角I的测量步骤，具体为：

步骤4.1，激光器(3.2)平行布置于单分量磁通门探头(3.3)的上方，总控制器控制水平无磁旋转单元旋转至地磁北读数D₀位置；此时，单分量磁通门探头(3.3)位于磁子午面内；

然后，锁定水平无磁旋转单元不再转动；总控制器对垂直无磁旋转单元进行控制，从而带动激光器(3.2)和单分量磁通门探头(3.3)在磁子午面内同步转动；同时，总控制器实时判断单分量磁通门探头(3.3)测得的外磁场强度信号是否为0，当达到0时，总控制器得到外磁场0值地磁倾角第一测量位置的角度值I₁；

然后，总控制器继续控制垂直无磁旋转单元向相反方向旋转，当磁通门探头再次测得外磁场强度信号为0时，总控制器得到外磁场0值地磁倾角第二测量位置的角度值I₂；

步骤4.2，接下来，总控制器控制水平无磁旋转单元旋转，并停止在D₀位置+180°或D₀位置-180°的位置；

然后，锁定水平无磁旋转单元不再转动；

总控制器对垂直无磁旋转单元进行控制，从而带动激光器(3.2)和单分量磁通门探头(3.3)在磁子午面内同步转动；同时，总控制器实时判断单分量磁通门探头(3.3)测得的外磁场强度信号是否为0，当达到0时，总控制器得到外磁场0值地磁倾角第三测量位置的角度值I₃；

步骤4.3，总控制器继续控制垂直无磁旋转单元向相反方向旋转，当单分量磁通门探头(3.3)再次测得外磁场强度信号为0时，总控制器得到外磁场0值地磁倾角第四测量位置的角度值I₄；

步骤4.4，基于以下公式得到磁倾角I：

磁倾角I＝(I₁+I₂-I₃-I₄)/4。