一种大气层倾斜的测量方法技术

一种大气层倾斜的测量方法，属于天体测量方法技术领域，解决了现有等高仪难于克服大气层倾斜的影响，观测精度低的问题，包括以下步骤：分别在天顶距为30°和55°的等高圈内，选取若干颗恒星作为待测恒星进行观测，将观测值之间代入下两式中，解算出，，和、、：；；将上述、、和、、代入下两式中，分别解算出大气等密度层沿南北方向和东西方向的倾斜量、：?；。本发明专利技术通过在两个不同天顶距的等高圈上进行观测，从而检测出大气层倾斜的量值和方向，提高了等高仪观测精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于天体测量方法
，解决了现有等高仪难于克服大气层倾斜的影响，观测精度低的问题，包括以下步骤：分别在天顶距为30°和55°的等高圈内，选取若干颗恒星作为待测恒星进行观测，将观测值之间代入下两式中，解算出，，和、、：；；将上述、、和、、代入下两式中，分别解算出大气等密度层沿南北方向和东西方向的倾斜量、：?；。本专利技术通过在两个不同天顶距的等高圈上进行观测，从而检测出大气层倾斜的量值和方向，提高了等高仪观测精度。【专利说明】
本专利技术属于天体测量
，特别涉及一种大气层的测量方法。
技术介绍
等高观测方法是十九世纪初叶由高斯提出的，一直没有被推广，到二十世纪初叶法国人克劳德专利技术了 60°棱镜等高仪，它是在一架水平放置的折射望远镜前面，装有一块三个棱角都是60°的等面棱镜，在一个天顶距为30°的等高圈上观测，视场中会出现两个星像，一个星像是被测星星光垂直于棱镜上面的一个面射入，经过棱镜下面的另一个面反射进入物镜而形成的直接像，另一个是星光经过水银面反射再垂直于棱镜下面的一个面射入，经过棱镜上面的一个面反射进入物镜而形成的水银反射像，两颗星像上下相向(或斜向)而行，记录两星像相遇的时刻，就是被测星通过等高圈的时刻，利用不少于三颗星的观测，就能解算出观测站的天文经、纬度和等高圈的天顶距。等高圈是指天球上天顶距相等的所有位置的集合，是一个圆。克劳德发展了多星等高法观测的误差理论和计算方法，这种经典的等高仪的仪器结构比较稳定，仪器常数也比较稳定，仪器误差对观测结果的影响小，观测结果受大气折射变化的影响也小，不需要测定水平差；但是它有两个不能忽视的缺点:一是每颗被测星一次观测只有一个记录时刻读数，必然带进比较大的随机误差和人差，二是物镜的焦距随着温度变化而改变。1938年法国天文学家丹容提出将一个由双折射棱镜构成的超人差测微器装于光路中，以克服上述的两个缺点，从而专利技术了目视的“超人差棱镜等高仪”，也是在天顶距30°的等高圈上观测，1951年生产了一架样机。为配合国际地球物理年，前后生产了几十架，我国先后进口了三架。这种仪器成为其后国际时间局系统测时、测纬的主要仪器，也对我国的世界时系统起了支撑作用。我国在上世纪60年代开始研制的光电等高仪，是由目视观测改为光电记录，并改为反射望远镜，观测原理没有变化，但把棱镜改为左右两块反射镜组成的角镜，相应地把物镜前光栏的上下瞳孔改为左右瞳孔，从而免去了检测望远镜焦距变化的麻烦。然而，进一步提高观测精度的努力却受到了阻力，原因是大气层倾斜的影响，也就是通常所说的反常大气折射的影响难以克服。
技术实现思路
为解决现有等高仪观测时难于克服大气层倾斜的影响，导致观测精度低的问题，本专利技术提供，其技术方案如下:，包括以下步骤:步骤1:在天顶距为30°的等高圈内，选取若干颗恒星作为待测恒星进行观测，将待测恒星各观测值之间代入如公式I所示的回归模型中，用最小二乘法解算出未知数X3tl,5^30，dz30:`公式1:X德 sin A + cos A cIz^q + 15 cos(p^ sin A(T^ — 7J)) + Isn z = v %上式中的A为从北点向东量度的待测恒星的观测方位角；Λ)为观测站的近似的纬度采用值；Tc为待测恒星过等高圈的观测记录时刻；T0为待测恒星过等高圈的计算时刻；Ae为大气折射级数模型的首项系数；ζ为待测恒星的视天顶距；V为观测随机误差产生的残差；步骤2:在天顶距为55°的等高圈内，选取若干颗恒星作为待测恒星进行观测，将待测恒星各观测值之间代入如公式2所示的回归模型中，用最小二乘法解算出未知数χ55、y55、dz55:公式2:X55 sin A -1- _v,,; cos A - dzss 15cosφ,.sin A[T1-T0) + Ajt Imz = V ；上式中的A为从北点向东量度的待测恒星的观测方位角；%为观测站的近似的纬度采用值；Tc为待测恒星过等高圈的观测记录时刻；T0为待测恒星过等高圈的计算时刻；Ae为大气折射级数模型的首项系数；ζ为待测恒星的视天顶距；V为观测随机误差产生的残差；步骤3:将上述x3(l、y30> dz30和x55、y55、dz55代入下述公式3和公式4中，解算出Λ Zn 和 Aze:公式3: Λ Zs = - (x55cos255。-x3(lcos230。) X 206265/AE ；公式4: Λ zn = - (y55cos255。-y3(lcos230。) X 206265/AE ；上述Azn为由气象变化引起的大气等密度层沿南北方向的倾斜量，如果大气等密度层向北倾斜，Azn为正值，如果大气等密度层向南倾斜，则AznS负值；Aze为由气象变化引起的大气等密度层沿东西方向的倾斜量，如果大气等密度层向东倾斜，Aze为正值，如果大气等密度层向西倾斜，则为负值。优选地，所述步骤I中选取的待测恒星，以及步骤2中选取的待测恒星，均为亮于6.5等的恒星；所述AkS 60角秒。优选地，所述步骤I中选取的待测恒星的数量，以及步骤2中选取的待测恒星的数量，均为20颗。优选地，所述步骤I中对待测恒星的观测，以及步骤2中对待测恒星的观测，均通过新型等高仪来完成；所述新型等高仪，包括一架呈水平方向放置的反射望远镜，所述反射望远镜包括镜体，镜体内安装有主镜和副镜，主镜为凹面镜，副镜为凸面镜；位于副镜后端的镜体内安装有支架；位于反射望远镜的光轴之上的支架上沿水平方向依次安装有第一反射镜和第二反射镜，其中第一反射镜位于第二反射镜和副镜之间，第一反射镜的法线相对于水平方向偏上30°.0,第二反射镜的法线相对于水平方向偏下30°.0,第一反射镜设置于经过反射望远镜的光轴的竖直平面的一侧，第二反射镜设置于经过反射望远镜的光轴的竖直平面的另一侧；位于反射望远镜的光轴之下的支架上沿水平方向依次安装有第三反射镜和第四反射镜，其中第三反射镜位于第四反射镜和副镜之间，其中第三反射镜的法线相对于水平方向偏上17°.5，第四反射镜的法线相对于水平方向偏下17°.5，第三反射镜设置于经过反射望远镜的光轴的竖直平面的一侧，第四反射镜设置于经过反射望远镜的光轴的竖直平面的另一侧；位于第一反射镜和副镜之间的镜体的顶部设置有第一入射窗；位于第三反射镜和副镜之间的镜体的顶部设置有第二入射窗；位于第二反射镜和第四反射镜下方的镜体内安装有水银盘；其中第一反射镜和第二反射镜用于步骤I中对天顶距为30°的等高圈内的待测恒星的观测；第三反射镜位于第四反射镜用于步骤2中对天顶距为55°的等高圈内的待测恒星的观测。优选地，所述主镜前面的镜体内安装有数码相机；所述镜体下方设置有底盘，镜体和底盘之间安装有轴承；所述底盘的旋转中心处设置有电机，电机的输出轴与传动轴连接，传动轴与镜体连接；所述底盘下方设置有基墩，底盘和基墩之间安装有支撑座。优选地，所述主镜和副镜之间设置有光栏，光栏上设置有均呈圆孔状的第一通光孔径、第二通光孔径、第三通光孔径和第四通光孔径，其中第一通光孔径与第一反射镜相对应，第二通光孔径与第二反射镜相对应，第三通光孔径与第三反射镜相对应，第四通光孔径与第四反射镜相对应。优选地，所述主镜的有效口径为300毫米，焦距为3米；所述副镜的口径为100毫米；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大气层倾斜的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在天顶距为30°的等高圈内，选取若干颗恒星作为待测恒星进行观测，将待测恒星各观测值之间代入如公式1所示的回归模型中，用最小二乘法解算出未知数x30，y30，dz30：公式1：上式中的A为从北点向东量度的待测恒星的观测方位角；为观测站的近似的纬度采用值；TC为待测恒星过等高圈的观测记录时刻；T0为待测恒星过等高圈的计算时刻；AR为大气折射级数模型的首项系数；z为待测恒星的视天顶距；v为观测随机误差产生的残差；步骤2：在天顶距为55°的等高圈内，选取若干颗恒星作为待测恒星进行观测，将待测恒星各观测值之间代入如公式2所示的回归模型中，用最小二乘法解算出未知数x55、y55、dz55：公式2：上式中的A为从北点向东量度的待测恒星的观测方位角；为观测站的近似的纬度采用值；TC为待测恒星过等高圈的观测记录时刻；T0为待测恒星过等高圈的计算时刻；AR为大气折射级数模型的首项系数；z为待测恒星的视天顶距；v为观测随机误差产生的残差；步骤3：将上述x30、y30、dz30和x55、y55、dz55代入下述公式3和公式4中，解算出Δzn和Δze：公式3：Δzs＝?(x55cos255°?x30cos230°)×206265/AR；公式4：Δzn＝?(y55cos255°?y30cos230°)×206265/AR；上述Δzn为由气象变化引起的大气等密度层沿南北方向的倾斜量，如果大气等密度层向北倾斜，Δzn为正值，如果大气等密度层向南倾斜，则Δzn为负值；Δze为由气象变化引起的大气等密度层沿东西方向的倾斜量，如果大气等密度层向东倾斜，Δze为正值，如果大气等密度层向西倾斜，则Δze为负值。FDA0000389423280000011.jpg,FDA0000389423280000012.jpg,FDA0000389423280000013.jpg,FDA0000389423280000014.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林飞，杨磊，程向明，张益恭，苏婕，王建成，冒蔚，铁琼仙，
申请(专利权)人：中国科学院云南天文台，
类型：发明
国别省市：