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      【苏国营等—光子学报】GNSS天线连接器同轴度误差测量技术

      发布源:中国地震局第一监测中心  发布时间:2020-10-28

      GNSS接收机广泛应用于地壳形变监测、大气探测、建筑物形变测量、地质灾害预防等领域,其超短基线和短基线的测量重复性精度达到0.1mm量级。实际工作中发现,天线连接器的同轴度误差在0.1mm到1mm量级,已经影响了测量结果的准确性。

      为测量GNSS天线连接器同轴度误差,分析连接器运动方式和同轴度误差测量方法,确定各轴线之间的偏移关系,建立同轴度误差数学模型和测量模型;基于机器视觉测量技术和水平转台搭建了测量装置,通过旋转水平转台以及被测连接器,使用相机捕捉连接器上端面圆心位置并拟合轨迹,可实现同轴度误差测量。实验表明,测量装置对GNSS天线连接器同轴度误差的测量标准差为9μm,单次测量结果的扩展不确定度U = 30μm (k = 2),满足GNSS天线连接器0.1mm至1mm量级的同轴度误差的测量需求,使用连接器同轴度误差修正GNSS超短基线测量结果,可以显著提升基线测量精度。

      图1为最小区域判别法定义的同轴度误差,以基准轴线A1为轴线的圆柱面C2包容了被测圆柱面C1的提取中心线A2,提取中心线A2与该圆柱面C2至少有一点接触,则圆柱面C2内的区域即为同轴度误差的最小包容区域。图2为GNSS天线连接器及其同轴度误差物理模型。

      图3为测量装置的结构,主要包括水平转台、工业相机和环形光源。图4为连接器同轴度误差的测量数学模型。图5为测量实验现场。图6为连接器上端面单幅图像的圆心提取过程,图7为连接器上端面的图像阵列。同轴度误差的最大值E计算如下:

      本研究的成果发表于《光子学报》,索引号:20201308337567,DOI:10.3788/gzxb20204902.0215002,引用格式:

      SU Guo-ying, ZHANG Fu-min, HAN Yong, et al. Coaxiality error measurement technology for GNSS antenna connector[J]. Acta Photonica Sinica,2020,49(02):150-160.

      苏国营,张福民,韩勇,等. GNSS天线连接器同轴度误差测量技术[J]. 光子学报,2020,49(02):150-160.

      本研究的测量装置和测量方法获得国家发明专利授权,专利号:201811145727.3

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