一種自基準(zhǔn)六分儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自基準(zhǔn)六分儀，包括機械六分儀、動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口、上位機應(yīng)用系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。所述動鏡傾角傳感器用來感測機械六分儀動鏡鏡面的傾角，固定鏡傾角傳感器用來感測機械六分儀固定鏡鏡面傾角；所述信息處理系統(tǒng)實時采集兩個傾角傳感器的傾角信息，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令，對采集信息進(jìn)行相應(yīng)處理；所述顯示單元動態(tài)顯示觀測信息處理結(jié)果；所述上位機應(yīng)用系統(tǒng)通過通訊接口與自動測角一體化裝置進(jìn)行信息交換和結(jié)果計算；所述供電系統(tǒng)為自基準(zhǔn)六分儀統(tǒng)一供電。自基準(zhǔn)六分儀不影響航海六分儀的原來使用，不依賴水天線觀測，其定位時機、定位精度和自動化程度大大提高。
【專利說明】
一種自基準(zhǔn)六分儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)航測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自基準(zhǔn)六分儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，盡管現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)不斷發(fā)展，航海六分儀由于其獨立性和高可靠性一直作為艦艇和船舶導(dǎo)航的保底手段之一，尚無更好的設(shè)備代替它。但是，傳統(tǒng)航海六分儀在使用上存在如下缺點:觀測依賴水天線，只有在晨光和昏影很短的時間內(nèi)才能觀測定位，定位時機嚴(yán)重受限，一旦發(fā)生緊急狀況，難以發(fā)揮六分儀的自主導(dǎo)航性能;定位時間長(觀測時間單獨計測，觀測數(shù)據(jù)人工記錄，觀測結(jié)果手工繪算)，不能及時給出觀測船位;定位精度低，定位結(jié)果受測者個體觀測技能的影響比較大，不能滿足特殊情況下的高精度定位要求。因此，研究一種自基準(zhǔn)六分儀，不依賴水天線，增加定位時機，改善自動化程度，提高定位精度，在“e航?！睍r代，有著十分重要的意義和價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的在于提供一種自基準(zhǔn)六分儀，不改變航海六分儀原有結(jié)構(gòu)，不影響航海六分儀原來使用，實現(xiàn)傳統(tǒng)航海六分儀目標(biāo)垂直角和水平角的自基準(zhǔn)觀測，天文定位不依賴水天線，定位精度與測者技能基本無關(guān)，自動感測觀測信息，自動處理觀測信息，自動傳輸觀測信息，自動進(jìn)行定位計算，其定位精度、自動化程度大大提高。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0005]—種自基準(zhǔn)六分儀，包括機械六分儀、動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口、上位機應(yīng)用系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。所述動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)安裝在機械六分儀上，和機械六分儀形成一體化結(jié)構(gòu);所述信息處理系統(tǒng)連接動鏡傾角傳感器和固定鏡傾角傳感器，實時采集目標(biāo)觀測信息。所述上位機應(yīng)用系統(tǒng)通過通訊接口和自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行導(dǎo)航信息交互;所述顯示單元連接信息處理系統(tǒng)，用來顯示信息處理系統(tǒng)輸出的目標(biāo)觀測信息。
[0006]所述的動鏡傾角傳感器，安裝于機械六分儀上，與動鏡同步運動，用來感測動鏡鏡面的傾角;所述的固定鏡傾角傳感器，安裝于機械六分儀上，與固定鏡同步運動，用來感測固定鏡鏡面的傾角;所述信息處理系統(tǒng)實時采集動鏡傾角傳感器和固定鏡傾角傳感器的傾角信息，然后根據(jù)計算模型換算成目標(biāo)高度角信息;所述通訊接口連接信息處理系統(tǒng)，建立自基準(zhǔn)六分儀與上位機應(yīng)用系統(tǒng)的通訊;所述上位機應(yīng)用系統(tǒng)通過通訊接口和自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行導(dǎo)航信息交互(寫入時間校準(zhǔn)信息、讀取觀測定位信息)，然后根據(jù)觀測定位信息進(jìn)行定位結(jié)果計算。
[0007]所述控制系統(tǒng)連接信息處理系統(tǒng)，發(fā)送控制信號至信息處理系統(tǒng)，對自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行工作狀態(tài)控制；所述供電系統(tǒng)為動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口和控制系統(tǒng)統(tǒng)一供電，供電系統(tǒng)具有可充電功能。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0009]本發(fā)明的自基準(zhǔn)六分儀，不改變航海六分儀的結(jié)構(gòu)，不影響航海六分儀的使用，采用傾角傳感器技術(shù)，實現(xiàn)了六分儀的自基準(zhǔn)測量和自動測量。和傳統(tǒng)航海六分儀相比，自基準(zhǔn)六分儀不依賴自然水天線，定位時機有效擴大；同時，自基準(zhǔn)六分儀可以自動測量，自動化程度明顯改善;另外，自基準(zhǔn)六分儀不存在相切誤差，定位精度顯著提高。
[0010]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明所提出的自基準(zhǔn)六分儀的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1所示自基準(zhǔn)六分儀的測角原理圖；
[0013]圖3是圖1所示自基準(zhǔn)六分儀的自基準(zhǔn)測角原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)地描述。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0016]實施例1
[0017]圖1是本發(fā)明所提出的自基準(zhǔn)六分儀的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的自基準(zhǔn)六分儀主要由機械六分儀1、動鏡傾角傳感器2、固定鏡傾角傳感器3、信息處理系統(tǒng)4、顯示單元5、通訊接口 6、上位機應(yīng)用系統(tǒng)7、控制系統(tǒng)8和供電系統(tǒng)9組成。
[0018]所述動鏡傾角傳感器2安裝在機械六分儀I動鏡轉(zhuǎn)臺上，要求其水平敏感軸垂直于動鏡鏡面(也可以選擇平行)；所述固定鏡傾角傳感器3安裝在機械六分儀I固定鏡下方六分儀架體上，同樣要求其水平敏感軸垂直于固定鏡鏡面(也可以選擇平行)。
[0019]所述信息處理系統(tǒng)4安裝在械六分儀I的把手內(nèi)，實時采集前述兩個傾角傳感器的傾角信息，根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令，對采集信息進(jìn)行相應(yīng)處理;通訊接口6設(shè)計在垂直拿機械六分儀I時六分儀把手的下端，建立自基準(zhǔn)六分儀與上位機應(yīng)用系統(tǒng)的通訊;所述上位機應(yīng)用系統(tǒng)7通過通訊接口 6和信息處理系統(tǒng)4交換信息;所述顯示單元5安裝在械六分儀I指標(biāo)桿分度弧讀數(shù)窗口靠近指標(biāo)夾的區(qū)域，動態(tài)顯示觀測信息處理結(jié)果。
[0020]所述控制系統(tǒng)8由控制按鈕和控制軟件組成，控制按鈕安裝在垂直拿械六分儀I時六分儀把手上端，測者食指方便按壓的地方;為了使本實施例的自基準(zhǔn)六分儀結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，一個控制按鈕可以分別用“單擊”、“雙擊”或“長按”三種不同的按鈕操作實現(xiàn)“測量”、“校準(zhǔn)”或“刪除”三種功能控制。
[0021 ]所述供電系統(tǒng)9由可充電鋰電池、電源管理模塊和電源開關(guān)組成，供電系統(tǒng)9和信息處理系統(tǒng)4一起安裝在機械六分儀I的把手內(nèi)，原來的照明電池去掉；電源開關(guān)設(shè)計在垂直拿機械六分儀I時六分儀把手的下端，通訊接口 6的旁邊。
[0022]圖2為所述自基準(zhǔn)六分儀的測角原理示意圖。如上述安裝之后，由于動鏡傾角傳感器2和固定鏡傾角傳感器3的水平敏感軸分別垂直于機械六分儀I的動鏡鏡面和固定鏡鏡面，因此，動鏡傾角傳感器2和固定鏡傾角傳感器3水平敏感軸的夾角就是機械六分儀I動鏡鏡面和固定鏡鏡面的二面角;根據(jù)六分儀測角原理，動鏡鏡面和固定鏡鏡面二面角的2倍就是觀測目標(biāo)的高度角;所以，所述自基準(zhǔn)六分儀可以通過感測動鏡傾角傳感器2和固定鏡傾角傳感器3的水平敏感軸的水平角來實現(xiàn)目標(biāo)高度角的自動測量，h = 2 X α-β，其中，α—動鏡傾角傳感器2的敏感值，β—固定鏡傾角傳感器3的敏感值，h—目標(biāo)高度角。根據(jù)自基準(zhǔn)六分儀的測角原理，自基準(zhǔn)六分儀可以實現(xiàn)普通航海六分儀目標(biāo)高度角的自動測量，且不影響航海六分儀的原來使用。
[0023]圖3為所述自基準(zhǔn)六分儀的自基準(zhǔn)測角原理示意圖。由于機械六分儀I固定鏡和望遠(yuǎn)鏡的位置相對不變，固定鏡傾角傳感器3固定安裝在機械六分儀I固定鏡下方架體上，因此，垂直拿機械六分儀I時，固定鏡傾角傳感器3的水平敏感軸和機械六分儀I望遠(yuǎn)鏡光線中心軸(其所在直線為觀測線)的夾角也固定不變，恒為θ，θ可以預(yù)先精確測定；當(dāng)機械六分儀I望遠(yuǎn)鏡視場中，天體影像和真相重合時，機械六分儀I動鏡鏡面與固定鏡鏡面平行，動鏡傾角傳感器2的敏感值α以及固定鏡傾角傳感器3的敏感值β幾乎相等，這時天體高度h—般取β進(jìn)行計算，可以直接表示為:h = i3+| Θ I。因此，自基準(zhǔn)六分儀可以實現(xiàn)不依賴水天線對天體高度進(jìn)行自基準(zhǔn)測量，且觀測時，無需像傳統(tǒng)航海六分儀觀測天體那樣進(jìn)行“拉、擺、切”，提高了觀測速度，減少了相切誤差，對測者個體觀測技能的依賴程度也大大減輕。
[0024]觀測定位時，長按供電系統(tǒng)9的電源開關(guān)“0N/0FF”開機，自基準(zhǔn)六分儀開始工作。一般首先進(jìn)行時間校準(zhǔn)，上位機應(yīng)用系統(tǒng)7通過通訊接口 6對所述自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行系統(tǒng)時間的精確設(shè)定，當(dāng)然，也可以先觀測后校時，這是通過軟件手段可以輕松實現(xiàn)的；然后進(jìn)行“指標(biāo)差”的測定，由于安裝時不可能滿足動鏡傾角傳感器2水平敏感軸的原理要求:垂直于動鏡鏡面，同樣也不可能滿足固定鏡傾角傳感器3水平敏感軸的原理要求:垂直于固定鏡鏡面，因此，當(dāng)機械六分儀I動鏡和固定鏡平行時，動鏡傾角傳感器2和固定鏡傾角傳感器3的敏感值不一定完全相等，存在一個差值S，這個差值就是自基準(zhǔn)六分儀的“指標(biāo)差”，必須予以測定。測定方法是:把機械六分儀I指標(biāo)桿分度弧和鼓型輪全部歸零，然后盡量保持機械六分儀I垂直，輕輕轉(zhuǎn)動鼓型輪，仔細(xì)在望遠(yuǎn)鏡視場中觀測天體真像和影像是否重合，當(dāng)天體真像和影像重合時，雙擊控制系統(tǒng)8的控制按鈕，此時，信息處理系統(tǒng)4同時記錄和保存動鏡傾角傳感器2的敏感值aQ、固定鏡傾角傳感器3的敏感值βο以及αο-βο； (α0-β0)就是自基準(zhǔn)六分儀的“指標(biāo)差”δ,δ= (αο-βο)。觀測天體高度時，和航海六分儀測天操作一樣，當(dāng)天體影像到達(dá)某一特定位置“目苗準(zhǔn)”時，單擊控制系統(tǒng)8的控制按鈕，即完成一次天體高度觀測。此時，信息處理系統(tǒng)4同時記錄下觀測時間、動鏡傾角傳感器2的敏感值α以及固定鏡傾角傳感器3的敏感值β，并作如下判斷，如果α_β?δ，此時，天體真像和影像重合，機械六分儀I動鏡和固定鏡平行，α、β非常接近，判斷為自基準(zhǔn)觀測，目標(biāo)高度角h = i3+|0| ;反之，判斷為基本觀測，h = 2X |α-β|。信息處理系統(tǒng)4計算出觀測結(jié)果后把觀測數(shù)據(jù)(時間、高度)送到顯示單元5顯示鎖定并保存，自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)入信息鎖定狀態(tài)，如論姿態(tài)怎樣變化，顯示信息不變；再次單擊控制系統(tǒng)8的控制按鈕，自基準(zhǔn)六分儀重新進(jìn)入觀測模式，準(zhǔn)備下一次觀測。依次往復(fù)，直至觀測結(jié)束。如果發(fā)現(xiàn)本次觀測誤差較大，可以長按控制系統(tǒng)8的控制按鈕，控制系統(tǒng)將會把本次觀測結(jié)果刪除。觀測結(jié)束時，上位機應(yīng)用系統(tǒng)7可以通過通訊接口6讀取自基準(zhǔn)六分儀存儲的觀測信息，自動計算出定位結(jié)果。定位結(jié)束時，長按供電系統(tǒng)9的電源開關(guān)“0N/0FF"關(guān)機。
[0025]以上是利用自基準(zhǔn)六分儀觀測目標(biāo)垂直角的具體實施例，其中望遠(yuǎn)鏡并不是唯一選擇，還可使用高速率電荷耦合陣列，不過會提高成本;觀測目標(biāo)水平角時，水平拿機械六分儀I，當(dāng)?shù)谝荒繕?biāo)影像和第二目標(biāo)真像重合時，需要重新保持機械六分儀I垂直，在垂直狀態(tài)下單擊控制系統(tǒng)8的控制按鈕，其他操作和目標(biāo)垂直角完全一樣。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:包括機械六分儀、動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口、上位機應(yīng)用系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng);所述動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)安裝在機械六分儀上，和機械六分儀形成一體化結(jié)構(gòu);所述信息處理系統(tǒng)連接動鏡傾角傳感器和固定鏡傾角傳感器，實時采集目標(biāo)觀測信息;所述上位機應(yīng)用系統(tǒng)通過通訊接口和自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行導(dǎo)航信息交互。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:所述的動鏡傾角傳感器，安裝于機械六分儀上，與動鏡同步運動，用來感測動鏡鏡面的傾角；所述的固定鏡傾角傳感器，安裝于機械六分儀上，與固定鏡同步運動，用來感測固定鏡鏡面的傾角。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:所述信息處理系統(tǒng)實時采集動鏡傾角傳感器和固定鏡傾角傳感器的傾角信息，并根據(jù)計算模型換算成目標(biāo)高度角?目息O4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:所述通訊接口連接信息處理系統(tǒng)，建立自基準(zhǔn)六分儀與上位機應(yīng)用系統(tǒng)的通訊；上位機應(yīng)用系統(tǒng)通過通訊接口和自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行導(dǎo)航信息交換，根據(jù)觀測信息進(jìn)行定位結(jié)果計算。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:所述控制系統(tǒng)連接信息處理系統(tǒng)，發(fā)送控制信號至信息處理系統(tǒng)，對自基準(zhǔn)六分儀進(jìn)行工作狀態(tài)控制。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:所述顯示單元連接信息處理系統(tǒng)，用來顯示信息處理系統(tǒng)輸出的目標(biāo)觀測信息。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自基準(zhǔn)六分儀，其特征在于:所述供電系統(tǒng)為動鏡傾角傳感器、固定鏡傾角傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示單元、通訊接口和控制系統(tǒng)統(tǒng)一供電，供電系統(tǒng)具有可充電功能。
【文檔編號】G01C1/10GK106017405SQ201610640215
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月5日
【發(fā)明人】翟立新
【申請人】四川漢星航通科技有限公司