一种三维地磁空间信息测量全站仪制造技术

本发明专利技术公开了一种三维地磁空间信息测量全站仪，包括物理传感器、磁通门传感器、光学望远镜和主机，物理传感器和磁通门传感器均与主机相连，物理传感器包括磁传感器探头、水平角度传感器、垂直角度传感器和测距传感器；主机由WINCE系统构成，磁通门传感器通过AD转换器将模拟信号转化成数字信号，物理传感器、磁通门传感器与主机内的单片机6针RS

【技术实现步骤摘要】
一种三维地磁空间信息测量全站仪


[0001]本专利技术涉及地球物理测量领域，具体为一种三维地磁空间信息测量全站仪。

技术介绍

[0002]在船舶海上测量、海上施工、港口、海上地球物理勘探、海上石油平台勘测、机场导航等领域，经常都会需要地磁空间信息。例如，飞机上都配置有磁罗经，当电子导航设备(如GPS，VOR等)出现问题时，磁罗经是最基本的导航设备，在保障飞行安全上扮演一个重要的角色；另外，在军事方面，现代电子战可能预先在作战区域与预测水下潜艇运动路径上布设电磁干扰装置或是直接阻断无线电波，干扰正常的导航定位，磁罗经仍然是最基本的导航设施。由于，磁罗经的方向指针受飞机或运动平台上各种铁磁性部件的影响，要降低影响产生的导航偏差，必须定期检查飞机或运动平台上的磁罗经，并调整磁罗经上的补偿磁铁使之精确。这项工作在航空界叫做磁罗经旋转标定。为了增强飞机的飞行安全，必须定期进行精确的磁偏角测量，机场需要建设专门的磁罗经标定场，能够使飞机完成磁罗经的精度测定。即飞机在机场标定场能够通过飞机旋转，得知各个方向的地磁方位角。因此，机场标定场建设需要机场的三维地磁场空间信息。其他军事装备也配置有磁罗经，同样需要定期检查平台的磁罗经，为标定场提供三维地磁场空间信息。所以，专利技术一种直接使用磁传感器与光电传感器集成的一体式全站仪，便携、高效、自动化的进行三维地磁场空间信息测量势在必行；三维地磁空间信息测量全站仪配合光学望远镜、光电传感器可测量水平、垂直角度，测距，又有数据计算功能，满足了测磁的要求。磁传感器可以测量出实时的磁力数据；把它们结合起来之后，就可以建立三维地磁空间磁偏角、方位角数据等计算关系模型，实现一站式地磁场要素和空间信息采集与处理，其优势就在于操作的简易性，一体式全因素一站测量计算仪器携带的便捷性以及高度集成与磁
‑
空数据融合，提供了一种特殊类型三维地磁空间信息测量全站仪。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种三维地磁空间信息测量全站仪，以解决上述
技术介绍
提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三维地磁空间信息测量全站仪，包括物理传感器、磁通门传感器、光学望远镜和主机，其特征在于：所述物理传感器和磁通门传感器均与主机相连，所述物理传感器包括磁传感器探头、水平角度传感器、垂直角度传感器和测距传感器；所述主机由WINCE系统构成，所述磁通门传感器通过AD转换器将输送电压信号转化成数字信号，所述物理传感器、磁通门传感器均与主机内的单片机之间采用6针的RS
‑
232接口通信，RS
‑
232接口与单片机通信时通过电平转换进行调整。
[0005]作为本专利技术的一种优选技术方案，全站仪设计为光电大地测量仪器结构类型，由仪器基座、可水平和垂直方向描准观测目标的照准部，照准部上安装有望远镜，集成有物理传感器、单片机和电源，仪器结构采用无磁金属或非金属材料3D打印成型。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述磁传感器探头集成封装安装在全站仪的光学望远镜上或集成在照准部上望远镜支架内。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述单片机选用8位AD转换功能的STC12C5202，3.5英寸彩色高清显示屏，电源电平转换芯片为MAX232，磁通门传感器的电路使用LM358。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述WINCE系统包括串口/并口数据接收程序和观测数据处理计算主程序。
[0009]一种三维地磁空间信息测量全站仪的测量方法，具体步骤如下：
[0010]S1：测量全站仪磁传感器标定、电源充电；
[0011]S2：观测选址；选址时需优先选择在空旷地址，四周无建筑物以及无明显电线及管道处；
[0012]S3：仪器安置(整平、对中)；
[0013]首先，在待测点上架设仪器三脚架，并且在三脚架安装仪器基座；
[0014]然后，通过仪器基座上安装的光学或激光对点器，将仪器基座几何中心与待测点对中；
[0015]其次，在仪器基座上，安装仪器照准部；
[0016]最后，通过仪器照准部上安装的光学或电子水平气泡，安平仪器，保证仪器几何中心线处于铅垂状态；
[0017]S4：测量员准备；
[0018]S41，去除身上所有金属例如眼镜、皮带、带金属扣的衣物以及鞋子；
[0019]S42，测量员开机，先进行测试检查磁北方位角等数值是否有剧烈变化，等待仪器稳定；
[0020]S43，测量员设置仪器参数，水平角度传感器和垂直角度传感器初值置零或配置；
[0021]S5：正式测量；
[0022]S51：测量员旋转仪器望远镜描准目标点，通过磁传感器探头、水平角度传感器和垂直角度传感器等，仪器自动测量待测点至目标点方向的物理空间地磁数据
‑
磁偏角D和地理空间几何数据
‑
水平角B、垂直角A，自动记录录磁场强度以及目标方向线的水平角、倾斜角和距离；
[0023]S52：每次测量都需要进行两次以上独立观测流程并记录；
[0024]S53：磁通门传感器均与主机内的单片机依据地磁空间数据模型计算磁偏角、磁倾角、磁北方位角、磁北方向角等三维地磁空间数据。
[0025]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述磁偏角D的测量：先完成待测点地磁数据测量和待测点至目标点方向线地理空间几何数据测量，得到全站仪记录的传感器数据，然后按照模型进行计算；已知B1、B2、a1
[0026]B2
‑
90
°
＝B4
[0027]B1
‑
a1＝B3
[0028]B1
‑
B4＝a2
[0029]D＝a2
‑
a1＝B3
‑
B4
[0030]D＝B1
‑
B4
‑
a1＝B1
‑
B2
‑
a1+90
°
[0031]式中：B1：用全站仪测得的待测点至目标点标志方向的水平角；B2：测出的磁北水
平角；B3：算得的真北水平角；B4：算得的磁北水平角；a1：GPS(或)测得的待测点至目标点标志方向的坐标方位角；a2：算得的磁北与目标点标志之间的方位角；D：磁偏角。
[0032]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述磁倾角I的测量，通过磁偏角测量后，即可进行磁倾角的测量，根据软件程序流程，依次点击按键进行操作即可记录显示磁倾角I数据。
[0033]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述磁北方位角的计算与测设：先进行磁偏角测量计算后，可以直接计算出磁北方向角的读数，此时锁角，置零，在转动水平度盘到所测位置即可得到地磁方位角。
[0034]本专利技术的有益效果是：
[0035]1、本专利技术完成全站仪上光学测量传感器与磁通门传感器的集成和三维地磁空间信息解算程序开发，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维地磁空间信息测量全站仪，包括物理传感器、磁通门传感器、光学望远镜和主机，其特征在于：所述物理传感器和磁通门传感器均与主机相连，所述物理传感器包括磁传感器探头、水平角度传感器、垂直角度传感器和测距传感器；所述主机由WINCE系统构成，所述磁通门传感器通过AD转换器将输送电压信号转化成数字信号，所述物理传感器、磁通门传感器均与主机内的单片机之间采用6针的RS
‑
232接口通信，RS
‑
232接口与单片机通信时通过电平转换进行调整。2.根据权利要求1所述的一种三维地磁空间信息测量全站仪，其特征在于：全站仪设计为光电大地测量仪器结构类型，由仪器基座、可水平和垂直方向描准观测目标的照准部，照准部上安装有望远镜，集成有物理传感器、单片机和电源，仪器结构采用无磁金属或非金属材料3D打印成型。3.根据权利要求1所述的一种三维地磁空间信息测量全站仪，其特征在于：所述磁传感器探头集成封装安装在全站仪的光学望远镜上或集成在照准部上望远镜支架内。4.根据权利要求1所述的一种三维地磁空间信息测量全站仪，其特征在于：所述单片机选用8位AD转换功能的STC12C5202，3.5英寸彩色高清显示屏，电源电平转换芯片为MAX232，磁通门传感器的电路使用LM358。5.根据权利要求1所述的一种三维地磁空间信息测量全站仪，其特征在于：所述WINCE系统包括串口/并口数据接收程序和观测数据处理计算主程序。6.根据权利要求1所述的一种三维地磁空间信息测量全站仪的测量方法，其特征在于：具体步骤如下：S1：测量全站仪磁传感器标定、电源充电；S2：观测选址；选址时需优先选择在空旷地址，四周无建筑物以及无明显电线及管道处；S3：仪器安置(整平、对中)；首先，在待测点上架设仪器三脚架，并且在三脚架安装仪器基座；然后，通过仪器基座上安装的光学或激光对点器，将仪器基座几何中心与待测点对中；其次，在仪器基座上，安装仪器照准部；最后，通过仪器照准部上安装的光学或电子水平气泡，安平仪器，保证仪器几何中心线处于铅垂状态；S4：测量员准备；S41，去除身上所有金属例如眼镜、皮带、带金属扣的衣物以及鞋子；S42，测量员开机，先进行测试检查磁北方位角等数值是否有剧烈变化，等待仪器稳定；S43...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立，张聆，洪琼，张一，成京芸，黄心成，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：