一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统，包括数据采集计算机、全站仪、运动平台以及靶标；其中，所述靶标通过连接板固定安装在滑块上，所述滑块与所述运动平台的丝杠连接，并随所述丝杠的旋转而水平移动；所述数据采集计算机与所述运动平台连接以获取运动平台上靶标的移动数据；所述全站仪测量的所述靶标的移动数据通过无线传输的方式输送至所述数据采集计算机。本申请通过实验测试得出室内及室外环境下全站仪时滞和测量点位精度基本一致，时滞在195‑295ms之间，测量点位精度与靶标运动速度正相关，基本呈线性关系：低速精度在1‑2mm之间，高速精度在3‑4mm之间。

A time delay and differential measurement accuracy measurement system and method for total station

The invention discloses a total station measuring system for time delay and differential measuring accuracy, including a data acquisition computer, a total station, a moving platform and a target, wherein the target is fixed on a slider through a connecting plate, and the slider is connected with a lead screw of the moving platform and moves horizontally with the rotation of the lead screw. The data acquisition computer is connected with the moving platform to obtain the moving data of the target on the moving platform, and the moving data of the target measured by the total station is transmitted to the data acquisition computer by wireless transmission. The application shows that the time delay of the total station is basically the same as that of the measuring point in indoor and outdoor environment. The time delay is between 195 295ms. The accuracy of the measuring point is positively correlated with the moving speed of the target, and the relationship is basically linear: the precision of the low speed is between 1_2mm, and the precision of the high speed is between 3_4mm.

【技术实现步骤摘要】
一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统及方法
本专利技术涉及全站仪测量精度改善
，具体涉及一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统及方法。
技术介绍
500米口径球面射电望远镜FAST(Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope,FAST)是我国的“十一五”重大科学工程，项目投资11.8亿，工期5.5年，2016年9月25日建造完成，现进入了调试阶段。FAST创新的工程概念开创了低成本建造巨型射电望远镜的新模式，是世界上最具威力的单口径射电望远镜，在未来20～30年将保持世界一流设备的地位，对提高我国天文学领域研究水平和国际地位具有重大的意义。调试完成后这一世界上最大的射电望远镜将极大地推动我国射电天文学的研究，并获得前所未有的观测和研究成果。FAST的反射面焦点和接收机之间没有刚性连接，它们在三维空间移动，需保持相对关系不变，需建立高精度的时间基准和位置基准，在相对于同一个惯性坐标系进行测量控制，坐标系的建立和稳定性是实现FAST高性能运行的基础和保障。精密测量与控制是实现FAST望远镜观测良好性能的关键，其中的精密测量技术是其中的技术难点和瓶颈。全站仪作为FAST项目中主要的测量设备，在室外大尺度环境下，如何克服大气折射的影响，实现高精密的快速扫描测量和高精度的动态跟踪测量，是其中的关键和难点所在。目前全站仪是FAST测量中主力设备也是在这个尺度上能获得的最精密的设备，在现场大气环境下如何评价全站仪测量精度和实时性是保证FAST正常运转不可缺少的一个环节。本专利技术是受此需求驱动发展出来的一套测量系统和方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统，其有效解决了现有技术中存在的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种全站仪时滞及差分测量精度测量方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统，包括数据采集计算机、全站仪、运动平台以及靶标；其中，所述靶标通过连接板固定安装在滑块上，所述滑块与所述运动平台的丝杠连接，并随所述丝杠的旋转而水平移动；所述数据采集计算机与所述运动平台连接以获取运动平台上靶标的移动数据；所述全站仪测量的所述靶标的移动数据通过无线传输的方式输送至所述数据采集计算机；由数据采集计算机对比通过连接运动平台直接获取的靶标的移动数据以及全站仪测量的靶标的移动数据得出全站仪的时滞及差分测量精度数据。进一步，所述靶标包括圆棱镜、360°中号棱镜和360°小号棱镜。进一步，所述靶标设置有12mm/s、18mm/s和24mm/s三个移动速度档，每个速度档采集时间为10分钟。进一步，室内环境下，所述全站仪与所述靶标的距离为6-10m；室外环境下，所述全站仪与所述靶标的距离为210-250m。一种采用权利要求1-4任一所述的测量系统测量全站仪时滞及差分测量精度的方法，所述方法包括如下步骤：1)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向一致，然后启动测量系统，通过所述数据采集计算机分别计算出不同速度下全站仪X轴的时滞及差分测量精度；2)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向在水平方向垂直，然后启动测量系统，通过所述数据采集计算机分别计算出不同速度下全站仪Y轴的时滞及差分测量精度；3)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向在竖直方向垂直，然后启动测量系统，通过所述数据采集计算机分别计算出不同速度下全站仪Z轴的时滞及差分测量精度。进一步，室内环境下，采用三台全站仪同时测量；室外环境下，采用两台全站仪同时测量；最终的时滞及差分测量精度为同时测量的多台全站仪时滞及差分测量精度的均值。进一步，所述数据采集计算机计算全站仪X、Y或Z轴的时滞及差分测量精度的过程为：1)通过有线以及无线的方式分别采集所述运动平台上靶标的移动数据以及所述全站仪测量的靶标的移动数据；2)将采集的运动平台上靶标的移动数据进行数据转换；3)在时间对齐的条件下，将运动平台上靶标的移动数据以及全站仪测量的靶标的移动数据进行插值采样；4)通过通过比对全站仪及运动平台的测量数据，得出全站仪的时滞及差分测量精度数据。一种采用权利要求1-4任一所述的测量系统测量全站仪时滞及差分测量精度的方法，所述方法为：以所述全站仪为基点建立三维坐标系，将所述运动平台放置在所述三维坐标系内，所述靶标在运动平台的起点和终点位置的坐标分别为(X0、Y0、Z0)和(Xn、Yn、Zn)；靶标在运动平台上以设定速度移动，在若干个设定时间点分别由所述数据采集计算机和全站仪采集靶标的坐标；以数据采集计算机采集的靶标坐标为基准值，以全站仪采集的靶标坐标为测量值，由数据采集计算机对比所述基准值和所述测量值得出全站仪的时滞及差分测量精度数据。本专利技术具有以下有益技术效果：本申请通过实验测试得出室内及室外环境下全站仪时滞和测量点位精度基本一致，时滞在195-295ms之间，测量点位精度与靶标运动速度正相关，基本呈线性关系：低速精度在1-2mm之间，高速精度在3-4mm之间。附图说明图1为本专利技术全站仪时滞及差分测量精度测量系统的结构示意图；图2为本专利技术全站仪时滞及差分测量精度测量测量方法的流程图。具体实施方式下面，参考附图，对本专利技术进行更全面的说明，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本专利技术全面和完整，并将本专利技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。如图1所示，本专利技术提供了一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统，包括数据采集计算机1、全站仪2、运动平台3以及靶标4；其中，所述靶标4通过连接板固定安装在滑块上，所述滑块与所述运动平台的丝杠连接，并随所述丝杠的旋转而水平移动；所述数据采集计算机1与所述运动平台3连接以获取运动平台3上靶标4的移动数据；所述全站仪2测量的所述靶标4的移动数据通过无线传输的方式输送至所述数据采集计算机1；由数据采集计算机1对比通过连接运动平台直接获取的靶标的移动数据以及全站仪测量的靶标的移动数据得出全站仪的时滞及差分测量精度数据。本申请中运动平台(丝杠)的电机编码器和全站仪测量数据由同一台计算机采集，计算机收数据时记录计算机时间，保证数据到达的时间基准统一。全站仪与计算机数据传输通过无线电台，通讯协议为RS232。靶标包括圆棱镜、360°中号棱镜和360°小号棱镜。靶标设置有12mm/s、18mm/s和24mm/s三个移动速度档，每个速度档采集时间为10分钟。室内环境下，所述全站仪与所述靶标的距离为6-10m；室外环境下，所述全站仪与所述靶标的距离为210-250m。如图2所示；本申请还提供了一种测量全站仪时滞及差分测量精度的方法，所述方法包括如下步骤：1)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向一致，然后启动测量系统，通过所述数据采集计算机分别计算出不同速度下全站仪X轴的时滞及差分测量精度；2)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向在水平方向垂直，然后启动测量系统，通过所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统，其特征在于，包括数据采集计算机、全站仪、运动平台以及靶标；其中，所述靶标通过连接板固定安装在滑块上，所述滑块与所述运动平台的丝杠连接，并随所述丝杠的旋转而水平移动；所述数据采集计算机与所述运动平台连接以获取运动平台上靶标的移动数据；所述全站仪测量的所述靶标的移动数据通过无线传输的方式输送至所述数据采集计算机；由数据采集计算机对比通过连接运动平台直接获取的靶标的移动数据以及全站仪测量的靶标的移动数据得出全站仪的时滞及差分测量精度数据。

【技术特征摘要】
1.一种全站仪时滞及差分测量精度测量系统，其特征在于，包括数据采集计算机、全站仪、运动平台以及靶标；其中，所述靶标通过连接板固定安装在滑块上，所述滑块与所述运动平台的丝杠连接，并随所述丝杠的旋转而水平移动；所述数据采集计算机与所述运动平台连接以获取运动平台上靶标的移动数据；所述全站仪测量的所述靶标的移动数据通过无线传输的方式输送至所述数据采集计算机；由数据采集计算机对比通过连接运动平台直接获取的靶标的移动数据以及全站仪测量的靶标的移动数据得出全站仪的时滞及差分测量精度数据。2.根据权利要求1所述的全站仪时滞及差分测量精度测量系统，其特征在于，所述靶标包括圆棱镜、360°中号棱镜和360°小号棱镜。3.根据权利要求1所述的全站仪时滞及差分测量精度测量系统，其特征在于，所述靶标设置有12mm/s、18mm/s和24mm/s三个移动速度档，每个速度档采集时间为10分钟。4.根据权利要求1所述的全站仪时滞及差分测量精度测量系统，其特征在于，室内环境下，所述全站仪与所述靶标的距离为6-10m；室外环境下，所述全站仪与所述靶标的距离为210-250m。5.一种采用权利要求1-4任一所述的测量系统测量全站仪时滞及差分测量精度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向一致，然后启动测量系统，通过所述数据采集计算机分别计算出不同速度下全站仪X轴的时滞及差分测量精度；2)放置所述运动平台及所述全站仪，使得所述靶标的移动方向与全站仪的激光方向在水平方向垂直，然后启动测量系统，通过所述数据采集计算机分别计算出不同速度下全站仪Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱子暄，高剑，于东俊，宋本宁，朱丽春，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11