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申请/专利权人：中国科学院上海天文台

摘要：本发明公开一种无人值守全自动高精度归心测量方法，包括角反射棱镜相对旋转体如望远镜的固定、旋转体相对观测设备最佳方位俯仰角解算算法以及自动归心纲要编制等，可最大程度减少因全站仪波束相对角反射棱镜面入射角过大而引入的系统差，可基于本地控制网对主动从动轴旋转体开展快速靶标及归心监测，极大程度减轻外业工作量及减少测绘人员的外业作业风险，同时实现了针对棱镜及旋转体的高精度无人值守观测。

主权项：1.一种无人值守全自动高精度归心测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立局部基准，架设全站仪，并确定旋转体参考点与测量初值；确定旋转体参考点与测量初值的方法为：基于控制点坐标，在控制点上架设全站仪，手动驱动旋转体改变方位角与俯仰角，带动棱镜行程至棱镜坐标散点，进而利用球面拟合与空间圆拟合的方法，确定旋转体参考点及轴系参数、棱镜位置参数与棱镜初始指向角度的初值；S2、根据步骤S1确定的初值，解算棱镜与全站仪面对面时旋转体的方位和俯仰角，并以±20°为方位角和俯仰角转动限差，分别编制旋转体和全站仪观测纲要，设定纲要开始时间和方位俯仰步进间隔参数；解算棱镜与全站仪面对面时旋转体的方位和俯仰角的具体方法为：S21、棱镜固定在旋转体上，随旋转体同步运动；此处定义3个坐标系，Txyz为旋转体坐标系，原点位于旋转体的参考点，Ty轴为旋转体俯仰指向方向，Tz轴指向天顶，Tx轴垂直于Ty-Tz平面；Jxyz为棱镜坐标系，原点位于棱镜中心，Jy轴由棱镜中心射出并垂直于棱镜面，Jx轴与天线Tx轴平行且同向，Jz轴垂直于Jx-Jy平面；Lxyz为本地控制坐标系，原点位于本地控制网中任一点上，Ly轴指向本地控制网中另一点，Lz轴指向天顶，Lx轴与Ly-Lz平面垂直；3个坐标系均为右手系；单个棱镜的相对于旋转体参考点的固定位置Pprism用a、b和OE三个量来描述： ；其中，a表示棱镜与旋转体参考点间距在Ty-Tz平面内的投影；b表示棱镜中心到旋转体参考点间距在Tx-Ty平面内的投影；OE表示棱镜中心与旋转体参考点所在平面与Ty-Tz平面的二面角；S22、棱镜相对棱镜中心的初始指向矢量，通过棱镜指向，即Jy方向上的单位距离处一点来表示，可表示为： ；该指向在天线坐标系中可描述为： ；其中Rz、Rx分别表示点绕第三轴与第一轴旋转所用旋转矩阵；θz和θx分别表示绕第三轴和第一轴所转动的旋转角；S23、棱镜与旋转体随动，旋转体改变其方位和俯仰分别至、后，棱镜中心点和棱镜指向单位方向上点在旋转体坐标系中的位置分别为： ；S24、在本地控制坐标中的棱镜点位及其单位指向上的点分别描述为： ；其中表示绕z轴的旋转矩阵，针对某个角度，有；OA表示本地控制坐标系相对天线坐标系的北定向角；为旋转体参考点坐标在本地控制坐标系中的先验值；由此可得本地控制坐标系中的棱镜指向矢量为： ；设全站仪在本地控制坐标系中的点位为SL，则在本地控制坐标系中棱镜-全站仪矢量可描述为： ；矢量u和v共线所满足的条件是两矢量夹角为0，即 ；S25、对θ分别求取旋转体方位角和俯仰角的偏导数，并令偏导均为0，即 ；求解上述方程组，即可求出使得棱镜镜头指向全站仪的旋转体方位角和俯仰角；S3、将上述纲要分别发送至旋转体和全站仪驱动计算机，两个驱动计算机执行纲要，全站仪对与旋转体同步旋转的棱镜开展自动测量；S4、全站仪待旋转体每次启停后，开展盘左、盘右靶标点观测并记录棱镜散点数据；纲要执行完毕后，对不同棱镜、不同控制基墩的所有观测数据结合旋转体方位俯仰信息开展联合归心解算，并最终输出旋转体的参考点坐标、轴系参数及其测定精度信息。

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