Файл: Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие.pdf

а) геодезические радиодальномеры, служащие для измерения рас­ стояний от нескольких сотен метров до нескольких десятков кило­ метров с ошибками порядка (0,5 - Ю' 4 + 3-Ю""6) D;

б) светодальномеры (электрооптические дальномеры) высокой точ­ ности, предназначенные для измерения базисных сторон триангуля­ ции 1 и 2 классов и сторон полигонометрии 1 класса. Они рассчитаны на измерение расстояний до 30—40 км с наивысшей точностью (от­ носительная ошибка не больше 1:400 000);

в) средние светодальномеры, служащие для измерения расстоя­ ний до 15—20 км с относительными ошибками 1:100 000—1 : 300 000. Приборы этого типа используются для измерения длин сторон по­

геодезических работ, позволяющие измерять расстояния от несколь­ ких метров до нескольких десятков или сотен метров с ошибками 0,1 — 1,0 мм.

§ 9. ДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВ

При радиолокационном обнаружении объектов и определении расстояний до них должны быть обеспечены как возможность про­ хождения электромагнитной волны между объектом и станцией наблюдения,, так и необходимый уровень принимаемого сигнала. С увеличением расстояния условия прохождения сигнала ухуд­ шаются, поэтому точность измерений понижается и при некотором расстоянии ошибка измерений становится больше предельно допус­ тимого значения. Максимальное расстояние, которое можно изме­ рить с заданной точностью, называют предельной или максимальной дальностью действия или просто дальностью действия прибора или системы.

При дальнейшем удалении объекта от станции наступает такое положение, когда не только неуверенно определяется длина линии, но из-за низкого уровня не может осуществляться регистрация сиг­ нала. Максимальное расстояние, при котором осуществляется уве­ ренная регистрация отраженного сигнала, называется предельной дальностью обнаружения цели или просто дальностью обнаружения.

Дальность обнаружения имеет большое значение для радиолока­ ционных станций, предназначенных для наблюдения за объектами военного назначения, метеоритами и т. п. Для радиогеодезическцх систем и приборов дальность обнаружения является необходимым,

82

в которой, как и в формуле (123), расстояния выражены в километ­ рах, а высоты — в метрах.

Способ выпрямления профиля позволяет быстро и просто про­ верить геометрическую возможность прохождения радиоволн между точками местности при помощи карты с рельефом. Для этого доста­ точно построить профиль между заданными точками местности А и В, Как на рис. 31, б. Проведя через эти точки кривую пути волны, можно установить наличие мешающих препятствий и высоту про­ хождения радиоволны на любом участке ее пути. Кривую можно построить как по высотам, найденным из (118), так и циркулем в виде

окружности с радиусом Rs = —. проходящей через три точки с из­ вестными высотами.

Рассмотрим теперь вопрос о предельной дальности с энергети­ ческой точки зрения.

При измерении расстояний необходимо, чтобы мощность при­ шедшего от удаленного объекта сигнала была не ниже некоторого порогового значения àPmin, обеспечивающего выделение сигнала на фоне помех и гарантирующего необходимую точность измерения времени его распространения на определяемом расстоянии.

При импульсном методе измерения пороговое значение мощности должно обеспечить выделение на фоне помех отраженного импульса и его величину, достаточную для точного измерения времени рас­ пространения (рис. 32).

При фазовом методе измерения пороговое значение мощности

стимой ошибке измерения его фазы.

Рассмотрим сначала дальность действия системы с пассивным отражателем. Обозначим через Р мощность колебаний, излучаемую антенной передатчика. Тогда, принимая антенну за точечный

85

источник излучения, плотность потока мощности излучения Q у объекта в свободном пространстве будет

Q =

где D — расстояние от станции до объекта. Если излучатель снаб­ жен направленной антенной с коэффициентом направленности G*, то

Так как отраженная от объекта энергия будет излучаться по всем направлениям, то плотность потока энергии излучения, соот­ ветствующая отраженному сигналу, у приемной антенны станции наблюдения будет

где S3 — эффективная площадь объекта, зависящая от его разме­ ров, отражательных свойств и положения относительно фронта при­ ходящей волны. Мощность на входе приемника будет -

р Г) А PGAS3

где А — эффективная площадь приемной антенны, связанная с ко­ эффициентом направленности антенны G и длиной волны несущих колебаний К соотношением

Таким образом, в случае радиолокации с пассивным ответом мощность отраженного сигнала у станции обратно пропорциональна четвертой степени расстояния между станцией и объектом наблюде­ ния. Полагая Рг = Д Р т і п , получим выражение для дальности дей­ ствия Z ) m a x

( 1 2 8 )

Формулу (128) называют основным уравнением радиолокации. Для радиолокации с активным ответом, полагая несущие частоты запросчика и ответчика одинаковыми или достаточно близкими, при одинаковых приемо-передающих антеннах запросчика и ответчика,

* Коэффициент направленности антенны показывает, во сколько раз н у ж н о повысить мощность ненаправленной антенны, чтобы получить от нее ту ж е напряженность поля, к а к у ю дает направленная антенна в направлении макси­ мального излучения .

86

из аналогичных рассуждений найдем плотность потока мощности Ра у ответчика

P3G3A Р3А*

где Р3 — мощность излучения запросчика, а значки «з» и «о» служат для различия параметров запросчика и ответчика. Плотность потока мощности у запросной станции Р'3 будет

ность сигналов у соответствующих станций обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В этом случае предельные даль­

С поглощением особенно приходится считаться в сантиметровом диа­ пазоне радиоволн. Так, если дальность радиолокации в свободном пространстве составляет 100 км, то в атмосфере при длине волны 3 см при сильном дожде дальность сокращается до 30 км.

Если коэффициент поглощения энергии электромагнитных коле­ баний в атмосфере обозначить через а дб/км, то мощность колеба­ ний Р после прохождения расстояния 2D уменьшится до значения Р', определяемого из соотношения

« M g - £ - = a2Z>,

или

, Р 2,3a2Z> п ,п г,

)