本发明涉及一种经纬仪，特别是一种基于卫星定向的定向经纬仪。
背景技术：
传统的经纬仪是一种测量水平角和竖直角的仪器，它由：望远镜、水平轴、竖轴、水准器和基座组成。从最早的游标经纬仪，到现在的光学经纬仪、电子经纬仪，经纬仪都是一种测量相对角度的仪器，它能给出精确的相对角度，却给不了经纬仪光轴与天文北向之间的绝对方位角。
近年来，随着高精度测量型卫星天线技术、卫星抗干扰技术及卫星定向算法等方面的突破，随着北斗二号卫星导航系统的组网成功，基于卫星定向的定向精度越来越高，在军用、民用定向领域越来越具备工程应用价值。卫星定向的基本原理是利用两个天线同时接收卫星信号，然后利用载波相位差分技术测量其相对坐标，进而得到两个天线之间的绝对方位角。
当前在军用和民用领域，高精度绝对方位角主要通过天文测星、陀螺罗盘或者激光惯组给出，这些传统定向设备内部有电机和运动机构，可靠性不高，维护困难。此外，这些传统定向设备价格昂贵，维护成本高，不利于推广使用。因此，高精度、高可靠、低成本的定向经纬仪的研制具有较高的价值。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种基于卫星定向的定向经纬仪，解决传统经纬仪无法测量绝对方位角、传统定向设备成本昂贵且维护困难的问题。
一种基于卫星定向的定向经纬仪，包括：经纬仪部件、三脚架A和三脚架B，还包括：目标部件、主天线、副天线、接收机、内部电缆和通讯电缆。其中，所述的经纬仪部件，包括：基座、望远镜、U形支架、水平轴、竖轴、水准器A、电子显示屏、光学对点器A、天线安装基面。所述的目标部件，包括：十字刻线、水准器B、光学对点器B、金属框体。
主天线置于经纬仪部件的天线安装基面上并固定连接。望远镜置于水平轴上并固定连接。水平轴置于U形支架上并固定连接。水准器A、电子显示屏置于U形支架下端并固定连接。U形支架绕竖轴旋转。竖轴置于基座上并固定连接。光学对点器A置于竖轴下面，它的光轴与竖轴重合。U形支架两臂之间有一个圆形的天线安装基面，基面绕竖轴中心对称，基面中心与竖轴重合，基面高度高于望远镜最高点，不与望远镜筒干涉。经纬仪部件置于三脚架A上并通过螺纹固定连接。
副天线置于目标部件上并固定连接。目标部件主体是一个带回转机构的方形金属框体，十字刻线嵌入其中，调平状态下刻线交点与副天线相位中心在水平面上的投影重合。水准器B置于金属框体顶端并固定连接。光学对点器B置于金属框体底部并固定连接，它的光轴与十字刻线中的竖线重合。目标部件置于三脚架B上并通过螺纹固定连接。
接收机是一个方形的控制盒，置于三脚架A的一条支腿上并固定连接。主天线、经纬仪部件通过内部电缆连接到接收机。副天线通过通讯电缆连接到接收机。
被测目标是有定向功能的装置，棱镜置于被测目标里且固定连接，棱镜的法线方向代表了被测目标的方向。
对被测目标的定向工作流程：在室外的空地上展开定向经纬仪，周围高山、建筑物遮挡角小于等于30°，主天线、副天线两者距离大于等于10m。通过伸长或者缩短三脚架来调整定向经纬仪的高度，以方便人员操作。根据水准器A的指示，对经纬仪部件调平；根据水准器B的指示，对目标部件调平。定向经纬仪开机，U形支架绕竖轴旋转，望远镜绕水平轴旋转，使得望远镜准直被测目标的棱镜，然后准直目标部件上的十字刻线，得到方位夹角|Δ|。开机后，主天线、副天线接收卫星信号，通过电缆传输至接收机。接收机根据位置精度因子及共视卫星数来判断是否具备定向条件。如果不具备定向条件，接收机点亮重新架设指示灯。如果具备定向条件，接收机解算出主副天线相位中心连线的北向角HW以及所在地的经度、纬度、高程等定位信息，点亮测量完成指示灯，并在电子显示屏上显示被测目标的北向角H以及经度、纬度、高程信息。被测目标的北向角H表达式为：H＝HW+|Δ|+δ，其中δ为定向经纬仪的仪器常数，事先标定好。北向角H的定向精度主要与主、副天线之间的间距L相关，当L＝10m时，三倍标准差的定向精度优于50″；当L＝50m时，三倍标准差的定向精度优于10″。根据光学对点器在地面上埋设地标，定向经纬仪将定向信息通过大地介质存储起来。
本发明充分考虑了高精度、高可靠、低成本的定向需求，设计了一种基于卫星定向的定向经纬仪。通过提高卫星天线性能、改进卫星定向算法等手段，使得三倍标准差的定向精度在10m基线上达到了50″，50m基线上达到了10″，能够满足发射车定向、北向基准建立、铁路建设等领域的使用需求。定向经纬仪仅仅在传统的经纬仪上增加了一套卫星接收部件，设备成本远低于实现相同功能的陀螺经纬仪等传统定向设备，而且可靠性高，维护简单，适合在室外使用，因而具有较为广阔的应用前景。
附图说明
图1一种基于卫星定向的定向经纬仪的示意图。
1.基座 2.望远镜 3.U形支架 4.水平轴 5.竖轴 6.水准器A 7.电子显示屏
8.光学对点器A 9.天线安装基面 10.主天线 11.接收机 12.三脚架A
13.十字刻线 14.水准器B 15.光学对点器B 16.金属框体 17.副天线
18.三脚架B 19.通讯电缆 20.内部电缆 21.被测目标 22.棱镜
具体实施方式
一种基于卫星定向的定向经纬仪，包括：经纬仪部件、三脚架A12和三脚架B18，还包括：目标部件、主天线10、副天线17、接收机11、内部电缆20和通讯电缆19。其中，所述的经纬仪部件，包括：基座1、望远镜2、U形支架3、水平轴4、竖轴5、水准器A6、电子显示屏7、光学对点器A8、天线安装基面9。所述的目标部件，包括：十字刻线13、水准器B14、光学对点器B15、金属框体16。
主天线10置于经纬仪部件的天线安装基面9上并固定连接。望远镜2置于水平轴4上并固定连接。水平轴4置于U形支架3上并固定连接。水准器A6、电子显示屏7置于U形支架3下端并固定连接。U形支架3绕竖轴5旋转。竖轴5置于基座1上并固定连接。光学对点器A8置于竖轴5下面，它的光轴与竖轴5重合。U形支架3两臂之间有一个圆形的天线安装基面9，基面绕竖轴5中心对称，基面中心与竖轴5重合，基面高度高于望远镜2最高点，不与望远镜2筒干涉。经纬仪部件置于三脚架A12上并通过螺纹固定连接。
副天线17置于目标部件上并固定连接。目标部件主体是一个带回转机构的方形金属 框体16，十字刻线13嵌入其中，调平状态下刻线交点与副天线17相位中心在水平面上的投影重合。水准器B14置于金属框体16顶端并固定连接。光学对点器B15置于金属框体16底部并固定连接，它的光轴与十字刻线13中的竖线重合。目标部件置于三脚架B18上并通过螺纹固定连接。
接收机11是一个方形的控制盒，置于三脚架A12的一条支腿上并固定连接。主天线10、经纬仪部件通过内部电缆20连接到接收机11。副天线17通过通讯电缆19连接到接收机11。
被测目标21是有定向功能的装置，棱镜22置于被测目标21里且固定连接，棱镜22的法线方向代表了被测目标21的方向。
对被测目标21的定向工作流程：在室外的空地上展开定向经纬仪，周围高山、建筑物遮挡角小于等于30°，主天线10、副天线17两者距离大于等于10m。通过伸长或者缩短三脚架来调整定向经纬仪的高度，以方便人员操作。根据水准器A6的指示，对经纬仪部件调平；根据水准器B14的指示，对目标部件调平。定向经纬仪开机，U形支架3绕竖轴5旋转，望远镜2绕水平轴4旋转，使得望远镜2准直被测目标21的棱镜22，然后准直目标部件上的十字刻线13，得到方位夹角|Δ|。开机后，主天线10、副天线17接收卫星信号，通过电缆传输至接收机11。接收机11根据位置精度因子及共视卫星数来判断是否具备定向条件。如果不具备定向条件，接收机11点亮重新架设指示灯。如果具备定向条件，接收机11解算出主副天线17相位中心连线的北向角HW以及所在地的经度、纬度、高程等定位信息，点亮测量完成指示灯，并在电子显示屏7上显示被测目标21的北向角H以及经度、纬度、高程信息。被测目标21的北向角H表达式为：H＝HW+|Δ|+δ，其中δ为定向经纬仪的仪器常数，事先标定好。北向角H的定向精度主要与主、副天线17之间的间距L相关，当L＝10m时，三倍标准差的定向精度优于50″；当L＝50m时，三倍标准差的定向精度优于10″。根据光学对点器在地面上埋设地标，定向经纬仪将定向信息通过大地介质存储起来。