RU2699907C1 - Plumb line deviation detection system - Google Patents
Plumb line deviation detection system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699907C1 RU2699907C1 RU2019103461A RU2019103461A RU2699907C1 RU 2699907 C1 RU2699907 C1 RU 2699907C1 RU 2019103461 A RU2019103461 A RU 2019103461A RU 2019103461 A RU2019103461 A RU 2019103461A RU 2699907 C1 RU2699907 C1 RU 2699907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- telescope
- determining
- plumb line
- vertical
- aircraft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геодезического приборостроения, в частности, к системам для определения формы Земли и предназначено для повышения точности при определении уклонений отвесной линии на подвижном основании.The invention relates to the field of geodetic instrument engineering, in particular, to systems for determining the shape of the Earth and is intended to improve accuracy in determining deviations of a vertical line on a moving base.
Известны различные устройства для определения УОЛ.Various devices are known for determining the VOL.
Лазерные измерители [1]. Их недостатком является измерение отклонения отвесной линии от ее среднего по площади района полевых работ.Laser meters [1]. Their disadvantage is the measurement of the deviation of the vertical line from its average area of the field work area.
Гравиметры [2]. Их недостаток аналогичен, с помощью гравиметров измеряются отклонения отвесной линии от ее среднего по площади акватории.Gravimeters [2]. Their disadvantage is similar, with the help of gravimeters, the deviations of the vertical line from its average over the area of the water area are measured.
Свободны от этого недостатка системы с цифровым зенитным телескопом [3]. Они устанавливаются на неподвижное основание. Рядом с ними или внутри их корпуса устанавливается устройство для определения местной вертикали (уровень, автоколлиматор с жидким зеркалом, теодолит и т.д.). В результате в одной точке и одновременно определяют зенитные расстояния светил в астрономической и геодезической системах координат. Их недостатком является низкая точность при работе на качающемся основании.Systems with a digital anti-aircraft telescope are free from this drawback [3]. They are mounted on a fixed base. A device for determining the local vertical (level, autocollimator with a liquid mirror, theodolite, etc.) is installed next to them or inside their case. As a result, at one point and at the same time determine the zenith distance of the stars in astronomical and geodetic coordinate systems. Their disadvantage is the low accuracy when working on a swinging base.
Для устранения этого недостатка создан судовой астрогеодезический комплекс (АГК) [4], в котором на стабилизированной в горизонте платформе [5] размещают зенитный телескоп с телекамерой и двумя жестко установленными относительно нее ортогональными горизонтальными акселерометрами. После двойного интегрирования показаний акселерометров определяют приращение места установки зенитного телескопа, сравнивают это приращение с приращением, полученным от спутниковой навигационной системы, и вычисляют УОЛ. Недостатки комплекса аналогичны недостаткам [1, 2], в АГК отсутствует устройство для определения астрономической вертикали в точке проведения работ. Погрешность акселерометров в такой системе является основной погрешностью в определении УОЛ. Кроме того гиростабилизатор обладает значительными габаритами и весом.To eliminate this drawback, a ship's astrogeodesic complex (AGC) [4] was created, in which an anti-aircraft telescope with a camera and two orthogonal horizontal accelerometers rigidly mounted relative to it are placed on a platform stabilized in the horizon [5]. After double integration of the readings of the accelerometers, the increment of the installation site of the anti-aircraft telescope is determined, this increment is compared with the increment obtained from the satellite navigation system, and the FOL is calculated. The disadvantages of the complex are similar to the shortcomings [1, 2]; the AGK does not have a device for determining the astronomical vertical at the point of work. The error of the accelerometers in such a system is the main error in determining the VOL. In addition, the gyrostabilizer has significant dimensions and weight.
Задачей изобретения является повышение точности и мобильности системы определения УОЛ на подвижном основании.The objective of the invention is to improve the accuracy and mobility of the system for determining the FRA on a moving base.
Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения на зенитный телескоп устанавливают абсолютный гравиметр [6].This is achieved by the fact that, in contrast to the known technical solution, an absolute gravimeter is installed on the anti-aircraft telescope [6].
Технический результат заключается в повышении на порядок точности измерения УОЛ и снижении требований к гиростабилизатору, вплоть до его исключения из астрогеодезического комплекса при работе на подвижном основании.The technical result consists in increasing the accuracy of the VOL by an order of magnitude and reducing the requirements for the gyrostabilizer, up to its exclusion from the astrogeodesic complex when working on a moving base.
Устройство системы приведено на схеме. На ней изображены следующие элементы:The system device is shown in the diagram. It depicts the following elements:
1 - зенитный телескоп,1 - anti-aircraft telescope,
2 - ПЗС матрица для измерения угла между направлением на звезду и оптической осью трубы,2 - CCD matrix for measuring the angle between the direction of the star and the optical axis of the pipe,
3 - звезда,3 - star
4 - абсолютный гравиметр,4 - absolute gravimeter,
5 - качающееся основание,5 - swing base
6 - вычислитель,6 - calculator,
7 - звездный каталог,7 - star catalog
8 - суммирующее устройство,8 is a summing device,
9 -спутниковая навигационная система (СНС),9-satellite navigation system (SNA),
λ - геодезическое зенитное расстояние светила,λ is the geodetic zenith distance of the star,
Q - уклонение отвесной линии (УОЛ),Q - steep line deviation (FOL),
q - отклонение направления на звезду от оптической оси,q is the deviation of the direction of the star from the optical axis,
α - отклонение оптической оси от вертикали.α is the deviation of the optical axis from the vertical.
Зенитный телескоп 1 содержит ПЗС матрицу 2, предназначенную для определения угла между оптической осью трубы и направлением на светило 3. На телескоп установлен абсолютный гравиметр 4, предназначенный для определения направления местной астрономической вертикали. Телескоп стоит на качающемся основании 5. Вычислитель 6, содержит звездный каталог 7 и суммирующее устройство 8. В вычислитель поступает сигнал от спутниковой навигационной системы 9. Величина УОЛ в виде выходного сигнала вычислителя поступает потребителю.The
При регулировке на стенде телескоп 1 с ПЗС матрицей 2 устанавливают так, чтобы его оптическая ось была в вертикали, независимо от положения светила 3. На телескоп устанавливают абсолютный гравиметр 4, и паспортизуют показания гравиметра, фиксируя тем самым его положение относительно оптической оси. При эксплуатации на качающемся основании 5 телескоп 1 наводится на звезду. Сигнал отклонения направления на звезду от оптической оси телескопа образуется на ПЗС матрице. Гравиметр при этом вырабатывает сигнал наклона оптической оси относительно астрономической вертикали. Сигналы с ПЗС матрицы и гравиметра поступают в вычислитель 6. В вычислителе по звездному каталогу 7 определяют координаты звезд, находящихся в поле зрения телескопа и подают их на его суммирующее устройство 8, на котором по разнице астрономических и геодезических зенитных расстояний определяют уклонения отвесной линии. Информацию о своем месте получают от спутниковой навигационной системы (СНС) 9.When adjusting at the stand, a
УОЛ измеряется как разность между зенитными расстояниями звезды в геодезической λГ и астрономической λA системах координат Q=λГ-λA The FOL is measured as the difference between the zenith distances of a star in the geodetic λ G and astronomical λ A coordinate systems Q = λ Г -λ A
λГ определяется по звездному каталогу на основе информации о своем месте, получаемой от спутниковой навигационной системы.λ G is determined by the star catalog based on information about its location received from the satellite navigation system.
λA=q+α определяется как сумма угла отклонения q энергетического центра светила от оптической оси зенитного телескопа и отклонения α той же оси от астрономической вертикали.λ A = q + α is defined as the sum of the angle of deviation q of the energy center of the star from the optical axis of the anti-aircraft telescope and the deviation α of the same axis from the astronomical vertical.
Общее выражение УОЛ запишется в видеThe general expression of OOL is written as
Q=λ-q+αQ = λ-q + α
Координаты места S с помощью СНС определяются с точностью в линейной мере ΔS=3 м [5], следовательно, геодезические координаты звезд известны с погрешностью в дуговой мере . Энергетический центр звезд определяется на уровне Δq=0,01ʺ [5].The coordinates of location S using the SNA are determined with an accuracy in the linear measure Δ S = 3 m [5], therefore, the geodetic coordinates of the stars are known with an error in the arc measure . The energy center of stars is determined at the level Δ q = 0.01ʺ [5].
Положение астрономической вертикали определяется с помощью абсолютного гравиметра. Гравиметр, благодаря использованию нескольких лазерных лучей, позволяет не только измерять силу тяжести, но и угол наклона лучей относительно вертикали [6]. Ошибка Δα в определении угла α зависит от точности измерения не параллельности лучей, которая определяется погрешностью Δβ при измерении клина β делительной призмы [7].The position of the astronomical vertical is determined using an absolute gravimeter. The gravimeter, thanks to the use of several laser beams, allows not only measuring gravity, but also the angle of inclination of the rays relative to the vertical [6]. The error Δα in determining the angle α depends on the accuracy of measuring the non-parallelism of the rays, which is determined by the error Δβ when measuring the wedge β of the dividing prism [7].
Не сложно изготовить призму с углом между гранями β=3° и технологической точностью Δтехн=0,1 угл.с. [7]. При паспортизации угол расхождения лучей при одноразовом испытании может быть измерен [8] с относительной погрешностью δβ=1,4*10-5 и с абсолютной погрешностью Δизм1=0,15 угл.с. При увеличении числа испытаний, например, до 100 погрешность при простом осреднении может быть снижена на порядок, а при оконном осреднении [9] на два-три порядка, то-есть до величины Δизм100=0,01 угл.с. Если измеряемый угол не превышает α<6°, а угол расхождения β=3°, то погрешность в измерении угла не превысит Δα<3Δβ=0,03 угл.с. Следовательно, в пределах средней корабельной качки θ<6° система зенитного телескопа с абсолютным гравиметром может работать без гиростабилизатора.It is not difficult to produce a prism with an angle between the faces β = 3 ° and technological accuracy Δ tech = 0.1 arc.s. [7]. During certification, the angle of divergence of rays during a one-time test can be measured [8] with a relative error of δ β = 1.4 * 10 -5 and with an absolute error of Δ ISM1 = 0.15 arc.s. With an increase in the number of tests, for example, to 100, the error with simple averaging can be reduced by an order of magnitude, and with window averaging [9] by two or three orders of magnitude, that is, to a value of Δ meas100 = 0.01 arc.s. If the measured angle does not exceed α <6 °, and the divergence angle β = 3 °, then the error in the measurement of the angle will not exceed Δα <3Δβ = 0.03 arc.s. Therefore, within the limits of the average ship pitch θ <6 °, the anti-aircraft telescope system with an absolute gravimeter can work without a gyrostabilizer.
Технический эффект заключается в повышении точности измерения УОЛ на подвижном основании и снижении требований к гиростабилизатору, вплоть до его исключения из системы зенитного перископа.The technical effect consists in increasing the accuracy of measuring the VOL on a moving base and reducing the requirements for the gyrostabilizer, up to its exclusion from the anti-aircraft periscope system.
Источники информацииInformation sources
1. Медовников А.С., Нигаматьянов Р.М. Способ определения уклонения отвесной линии. А.С. 4801384/10 12.03.901. Medovnikov A.S., Nigamatyanov R.M. A method for determining the deviation of a plumb line. A.S. 4801384/10 12.03.90
2. Добротворский А.Н., Денесюк Е.А., Катенин В.А., Иванов Б.Е. - Гравиметрический способ определения уклонения отвесной линии в океане на подвижном объекте. Патент №2348009 2007-07-02.2. Dobrotvorsky A.N., Denesyuk E.A., Katenin V.A., Ivanov B.E. - Gravimetric method for determining the deviation of a vertical line in the ocean on a moving object. Patent No. 2348009 2007-07-02.
3. Музарбеков М.М., Копаев А.В., Фатеев В.Ф. Метрологические характеристики астрогеодезического измерения уклонений отвесной линии на основе цифрового зенитного телескопа. Геодезия и картография. №4 2016. с. 10 - 17. ФГУП ВНИИ ФТРИ.3. Muzarbekov M.M., Kopaev A.V., Fateev V.F. Metrological characteristics of the astrogeodesic measurement of plumb line deviations based on a digital anti-aircraft telescope. Surveying and cartography. No. 4 2016. p. 10 - 17. FSUE VNII FTRI.
4. В.А. Васильев, Зиненко В.Н., Коган Л.Б., Савик В.Ф., Пешехонов В.Г., Троицкий В.В., Янушкевич В.Е. Судовой астрогеодезический комплекс для определения уклонения отвесной линии. - «Судостроительная промышленность», серия «Навигация и гироскопия», 1991 г., вып. 2, с 51-56.4. V.A. Vasiliev, Zinenko V.N., Kogan L.B., Savik V.F., Peshekhonov V.G., Troitsky V.V., Yanushkevich V.E. Ship's astrogeodesic complex for determining steep line deviation. - “Shipbuilding industry”, series “Navigation and gyroscopy”, 1991,
5. А.Н. Дзюба, Л.П. Старосельцев Концепция построения системы гироскопической стабилизации зенитного телескопа с аналитической коррекцией астрономических наблюдений на основе волоконно-оптических гироскопов. 7-я Российская мультиконференция по проблемам управления. ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» Санкт-Петербург 2014.5. A.N. Dziuba, L.P. Staroseltsev The concept of constructing a gyroscopic stabilization system for an anti-aircraft telescope with analytical correction of astronomical observations based on fiber-optic gyroscopes. 7th Russian multiconference on management issues. SSC RF Concern Central Research Institute Electropribor OJSC St. Petersburg 2014.
6. А.Б. Попов Устройство для определения вертикали места. Патент РФ №2245331 от 10.12.2013.6.A.B. Popov Device for determining the vertical position. RF patent No. 2245331 dated 12/10/2013.
7. П.И. Малеев, А.Б. Попов. К вопросу создания абсолютного гравиметра для морских подвижных объектов. С. 40. Навигация и гидрография, 2018, №51, ГНИИГИ Санкт-Петербург.7. P.I. Maleev, A.B. Popov. On the issue of creating an absolute gravimeter for marine moving objects. P. 40. Navigation and hydrography, 2018, No. 51, GNIIGI St. Petersburg.
8. Синельников М.И. Филиппов O.К. Способ определения угла стеклянного клина. Патент RU №2206870 от 24.06.2002 Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем8. Sinelnikov M.I. Filippov O.K. A method for determining the angle of a glass wedge. Patent RU No. 2206870 dated 06.24.2002 Applicant and patent holder Federal State Unitary Enterprise Research Institute for Complex Testing of Optoelectronic Devices and Systems
9. https://www.dsplib.ru Оконное сглаживание9. https://www.dsplib.ru Window smoothing
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103461A RU2699907C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Plumb line deviation detection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103461A RU2699907C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Plumb line deviation detection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2699907C1 true RU2699907C1 (en) | 2019-09-11 |
Family
ID=67989537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103461A RU2699907C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Plumb line deviation detection system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2699907C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750999C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-07-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method for measuring vertical deflection and apparatus for implementation thereof |
RU2815500C1 (en) * | 2023-07-12 | 2024-03-18 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method of determining horizontal components of gravity acceleration and device for its implementation |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU718701A1 (en) * | 1978-08-30 | 1980-02-29 | Kalinichenko Aleksandr | Zenith tube |
US5112126A (en) * | 1990-07-27 | 1992-05-12 | Chevron Research & Technology Company | Apparatuses and methods for making geophysical measurements useful in determining the deflection of the vertical |
RU2343418C1 (en) * | 2007-04-02 | 2009-01-10 | Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Mobile angular position detector relative to gravity vector and method of application thereof |
RU2348009C1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-02-27 | ФГУП Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Минобороны России | Gravimetric method to define deviation of plumb-line in ocean on mobile object |
CN103852880A (en) * | 2014-03-28 | 2014-06-11 | 中国科学院国家天文台 | Charge coupled device (CCD) zenith telescope |
RU2545311C1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-03-27 | Анатолий Борисович Попов | Device for determination of location vertical |
RU2014119476A (en) * | 2014-05-14 | 2015-12-20 | Владимир Александрович Титлянов | GRAVIMETRIC METHOD FOR DETERMINING THE DECLINE OF A SINGLE LINE ON A MOBILE OBJECT IN THE OCEAN AND THE NAVIGATION COMPLEX FOR DETERMINING THE DEPLETION OF A SINGLE LINE IN A MOBILE OBJECT IN THE OCEAN |
-
2019
- 2019-02-07 RU RU2019103461A patent/RU2699907C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU718701A1 (en) * | 1978-08-30 | 1980-02-29 | Kalinichenko Aleksandr | Zenith tube |
US5112126A (en) * | 1990-07-27 | 1992-05-12 | Chevron Research & Technology Company | Apparatuses and methods for making geophysical measurements useful in determining the deflection of the vertical |
RU2343418C1 (en) * | 2007-04-02 | 2009-01-10 | Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Mobile angular position detector relative to gravity vector and method of application thereof |
RU2348009C1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-02-27 | ФГУП Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Минобороны России | Gravimetric method to define deviation of plumb-line in ocean on mobile object |
RU2545311C1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-03-27 | Анатолий Борисович Попов | Device for determination of location vertical |
CN103852880A (en) * | 2014-03-28 | 2014-06-11 | 中国科学院国家天文台 | Charge coupled device (CCD) zenith telescope |
RU2014119476A (en) * | 2014-05-14 | 2015-12-20 | Владимир Александрович Титлянов | GRAVIMETRIC METHOD FOR DETERMINING THE DECLINE OF A SINGLE LINE ON A MOBILE OBJECT IN THE OCEAN AND THE NAVIGATION COMPLEX FOR DETERMINING THE DEPLETION OF A SINGLE LINE IN A MOBILE OBJECT IN THE OCEAN |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750999C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-07-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method for measuring vertical deflection and apparatus for implementation thereof |
RU2815500C1 (en) * | 2023-07-12 | 2024-03-18 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method of determining horizontal components of gravity acceleration and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8471906B2 (en) | Miniature celestial direction detection system | |
Kennie | Engineering surveying technology | |
US20180080772A1 (en) | Systems and methods of navigation using a sextant and an electronic artificial horizon | |
RU2699907C1 (en) | Plumb line deviation detection system | |
CN204595315U (en) | There is the telescope configuration of Auto-collimation angular measurement, infrared distance measurement device | |
Reda et al. | Accuracy analysis and calibration of total station based on the reflectorless distance measurement | |
RU2383862C1 (en) | Method for alignment of metering instrument and device for its realisation (versions) | |
GB2344654A (en) | Survey and navigation device | |
RU2568937C2 (en) | Space navigation system and method | |
AU2018100746A4 (en) | Didactic theodolite measuring instrument which makes it possible to interpret an interactive form the trigonometric and geometric reasoning usable in the pedagogy | |
Tserklevych et al. | Engineering solutions for increasing the accuracy of geodesic measurements by total stations | |
RU2428656C1 (en) | Installation method of measuring instrument to working position and device for its implementation | |
RU2654932C1 (en) | Device for determining astronomical coordinates of an object | |
Tomaštik et al. | Compass measurement–still a suitable surveying method in specific conditions | |
RU2594950C1 (en) | Method for determining error of geodetic instruments for irregularity of journals shape and side bending of telescope | |
RU2711165C1 (en) | Method of contactless determination of distance between two points | |
Golubev | Surveying | |
KR101858350B1 (en) | Direction measurement device after horizontal sensing using the astronomical observations | |
Плесовских et al. | Application of optical and electronic angular instruments in various types of geodetic works | |
RU2423664C2 (en) | Method to align metering instrument and device for its realisation | |
RU2641515C2 (en) | Method for construction of astroinercial navigation system | |
Khanzadyan et al. | Development of a method for measuring the astronomical azimuth using an electronic total station | |
YAŞAR | THREE EQUAL ALTITUDE PROBLEM, ASTROLABE, APPLICATION OF A NEW COMPUTATION METHOD AND ITS THEORY | |
RU2541152C1 (en) | Method of inspecting alignment of gyrostabilised platform of inertial system | |
SU1138496A1 (en) | Arrangement for transfer of the direction of underground mine workings from level to level through connection channel |