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GP3130R3陀螺全站仪性能测试及数据处理研究

作　者: 赵士恒
导　师: 王佩贤
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 陀螺全站仪性能测试精度评定数据处理
分类号: P204
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文归纳总结了陀螺全站仪/经纬仪的发展历史、分类和国内外的研制状况。在分析了自由陀螺的两个基本特性和进动规律的基础上，研究了地球自转对摆式陀螺仪的作用及其主轴相对地球的运动轨迹，从而解释了陀螺仪寻北的基本原理。进一步明确了定向测量中的陀螺北方向、坐标北方向和真北方向的关系，总结了定向测量中的6种观测方法。比较了逆转点法和中天法两种定向方法的优缺点。本论文通过实验研究了环境温度、振动、纬度和磁场对GP3130R3陀螺全站仪定向精度的影响。通过实验得出了这些因素对GP3130R3陀螺全站仪定向精度的影响规律和函数模型。在实际的定向作业中，根据外业环境加入各种改正，对定向的精度有显著的提高。通过实验测试了GP3130R3陀螺全站仪的稳定性。悬挂带弹性稳定性、动量矩稳定性和零位稳定性均符合规范要求。本论文设计了针对GP3130R3陀螺全站仪的精度评定方案，结合玉龙校区的GPS静态控制网对其进行了内符合精度和外符合精度的分析，结果在其标称精度范围内。本论文设计了数据处理软件，能及时检查定向数据是否符合限差要求，自动输出定向成果表，使内外业几乎同时间完成，提高了工作效率。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-15
  1.1 研究背景与意义  11-12
  1.2 陀螺经纬仪/全站仪的研究现状  12-14
    1.2.1 陀螺经纬仪/全站仪的分类  12
    1.2.2 国内陀螺经纬仪/全站仪的研制现状  12-13
    1.2.3 国外陀螺经纬仪/全站仪的研制现状  13-14
  1.3 本文研究的主要内容  14-15
2 陀螺经纬仪/全站仪的基本原理  15-26
  2.1 自由陀螺及其特性  15
  2.2 陀螺仪寻北基本原理  15-21
    2.2.1 地球自转对摆式陀螺仪的作用  15-17
    2.2.2 摆式陀螺主轴相对地球运动的轨迹  17-21
  2.3 陀螺北方向、坐标北方向和真北方向  21-22
  2.4 陀螺经纬仪/全站仪的定向观测方法  22-24
    2.4.1 逆转点法  22-23
    2.4.2 中天法  23
    2.4.3 时差法  23
    2.4.4 改化振幅法  23-24
    2.4.5 三点测时法  24
    2.4.6 记时法  24
  2.5 逆转点法和中天法比较  24-25
  2.6 本章小结  25-26
3 外界因素对 GP3130R3 陀螺全站仪定向的影响  26-39
  3.1 GP3130R3 陀螺全站仪简介  26-27
    3.1.1 仪器附件  26-27
    3.1.2 主要的技术指标  27
  3.2 环境温度对 GP3130R3 陀螺全站仪定向的影响  27-31
    3.2.1 环境温度对陀螺北方向的影响  27-30
    3.2.2 环境温度对仪器常数的影响  30-31
  3.3 振动对 GP3130R3 陀螺全站仪定向的影响  31-33
    3.3.1 振动产生的原因  31-32
    3.3.2 振动对定向的影响  32-33
    3.3.3 减弱振动影响的措施  33
  3.4 纬度对 GP3130R3 陀螺全站仪定向的影响  33-36
    3.4.1 纬度对定向方位的影响  33-34
    3.4.2 纬度对零位改正的影响  34-35
    3.4.3 纬度对跟踪周期和不跟踪周期的影响  35-36
  3.5 磁场对 GP3130R3 陀螺全站仪定向的影响  36-37
  3.6 本章小结  37-39
4 GP3130R3 陀螺全站仪稳定性测试  39-46
  4.1 GP3130R3 陀螺全站仪稳定性测试的意义  39
  4.2 GP3130R3 陀螺全站仪摆动中值稳定性测试  39-42
    4.2.1 系统漂移的显著性检验  40-41
    4.2.2 漂移规律和消除漂移影响的措施  41-42
  4.3 GP3130R3 陀螺全站仪悬挂带弹性稳定性测试  42-43
  4.4 GP3130R3 陀螺全站仪动量矩稳定性测试  43-44
  4.5 GP3130R3 陀螺全站仪零位稳定性测试  44-45
  4.6 本章小结  45-46
5 GP3130R3 陀螺全站仪精度分析  46-57
  5.1 GP3130R3 陀螺全站仪内符合精度分析  46-50
    5.1.1 重复性检测  46-48
    5.1.2 复现性检测  48-50
  5.2 GP3130R3 陀螺全站仪外符合精度分析  50-56
    5.2.1 外符合精度评定方案设计  50-51
    5.2.2 基础数据的获取  51-56
  5.3 本章小结  56-57
6 逆转点法数据处理软件设计  57-65
  6.1 数据处理软件设计的意义  57
  6.2 数据处理软件中摆动中值算法选择  57-59
  6.3 数据处理软件程序设计  59-62
    6.3.1 软件功能设计  60
    6.3.2 软件功能实现  60-61
    6.3.3 软件数据格式设计  61
    6.3.4 软件相关类设计  61-62
  6.4 软件数据处理算例  62-64
  6.5 本章小结  64-65
结论与展望  65-66
参考文献  66-68
附录子午线收敛角系数查询  68-69
作者简历  69-71
学位论文数据集  71-72

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