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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 177

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

а уравнение (128) в виде

Из аналогичных рассуждении для радиолокации с активным от­ ветом получим

При фазовом методе измерения расстояний дальность действия будет определяться также формулами (132) и (133). При этом в пра­

вых частях формул

следует иметь в виду средние мощности (а не

в импульсе), а Д Р т ш

должно, как указывалось, обеспечить разреша­

ющую способность

приемника по амплитуде сигнала, соответству­

ющую необходимой точности и используемому методу измерения раз­ ности фаз.

Для частотного метода дальность действия устройств будет опре­ деляться также полученными формулами, но A P m i n должно опре­ деляться с учетом особенностей этого метода измерений.

Вопрос о дальности действия светолокационных устройств ре­ шается так же, как и рассмотренных радиолокационных средств. Особенности, которые при этом должны учитываться, подробно будут рассмотрены в главе X .

§10. О Б Щ И Е Т Р Е Б О В А Н И Я К УСТРОЙСТВАМ.

ТЕ Х Н И Ч Е С К И Е Д А Н Н Ы Е Н Е К О Т О Р Ы Х СИСТЕМ И П Р И Б О Р О В

Технические требования, предъявляемые к радиоэлектронным средствам, зависят от их типа, назначения и условий эксплуатации. Общими являются следующие требования:

1. Выбранная радиогеодезическая система (или прибор) должна обеспечивать заданную точность результатов измерений, которая должна быть стабильной в течение времени эксплуатации системы.

2. Применяемые устройства должны обеспечивать необходимую

дальность действия при сохранении заданной точности

измерений.

3. Радиоэлектронные средства должны обеспечивать

минималь­

ную зависимость результатов измерений от внешних условий, в ко­ торых производятся измерения.

4.Так как показания индикаторов радиогеодезичееких устройств имеют периодический (циклический) характер относительно рас­ стояния, то способ разрешения многозначности определения длин линий должен исключать грубые промахи.

5.Устройства должны иметь малый вес и малые габариты, быть удобными в работе и при транспортировке.

6.Необходимо, чтобы прибор или система имели простую регу­ лировку, результаты измерений требовали небольшого числа аппа-

88


ратурных поправок, а процессы измерений и обработки результатов

измерений были

максимально

автоматизированы.

 

В настоящее время в различных странах для измерения расстоя­

ний и определения координат

пунктов используются различные ра­

диогеодезические

системы

и

радио- и светодальномеры.

Только

в СССР применяется более

десяти типов отечественных

устройств

исистем. Технические данные некоторых радиогеодезических систем

иприборов приведены в табл. 8.

Хотя свето- и радиодальномеры и относятся к приборам одного класса, между ними имеются различия, обусловленные особенно­ стями генерирования, приема и распространения электромагнитных колебаний соответствующих диапазонов.

Преимуществом радиодальномеров является значительно боль­ шая дальность действия по сравнению со светодальномерами вслед­ ствие меньшего затухания радиоволн в атмосфере по сравнению с волнами оптического диапазона. Так, при расстоянии 10 км потери энергии электромагнитных колебаний составят 0,1 дб (—2%) при работе с десятисантиметровым радиодальномером, а при работе со светодальномером — 30 дб (—99,9%). Поэтому радиодальномерные приборы и системы применяются для измерения больших расстоя­ ний, тогда как свето дальномеры — для измерения сравнительно коротких расстояний. Правда, в последние годы в связи с примене­ нием оптических квантовых генераторов указанное ограничение по дальности начинает играть меньшую роль. Большая дальность дей­ ствия радиодальномеров обусловлена применением активных ответ­

чиков. Применение активных ответчиков в

принципе возможно

и в светодальномерах, однако они пока не применяются.

Важным достоинством радиодальномеров является возможность

выполнения ими измерений почти при любых

метеорологических

условиях и в любое время суток. Дальность действия светодально­ меров зависит от состояния атмосферы и времени суток. В неблаго­ приятных метеорологических условиях при измерениях светодально­ мерами сильно ослабляется уровень сигнала, а в дневное время резко увеличивается уровень шумов (уровень фона). В обоих слу­ чаях резко уменьшается отношение сигнал/фон, которое определяет как точность измерений, так и возможность их выполнения. Если при хорошей прозрачности атмосферы дальность действия светодальномера СВВ-1 в ночных условиях достигает 20 км, то при силь­ ной дымке — не более 2 км.

Оптические квантовые генераторы отличаются высокой монохро­ матичностью излучения и значительной силой света, благодаря чему достигается необходимая величина отношения сигнал/фон даже при измерениях днем. Для увеличения этого отношения в приемных трактах светодальномеров устанавливают узкополоскые оптические фильтры, которые хорошо пропускают полезный сигнал (отражен­

ное

излучение

оптического квантового генератора), в то время как

от

света фона

пропускается только узкая спектральная полоса.

Дальность действия таких светодальномеров, к которым, в частности,

89



 

 

 

Т а б л и ц а

 

Средняя

частота

га £ S

Название радиодальномеров

Тип системы

 

масштаб­

о и а

 

 

 

несущая

И н. К

 

ная

 

Импульсные радиогеодезическпе системы

Р Ы М (СССР ) Шоран (США) Х и р а н (США)

К р у г о в а я

 

 

 

 

 

То же

260

МГц

930

Гц

400

»

260

МГц

930

Гц

450

 

 

 

Фазовые радиогеодезическпе системы

 

 

Р Г С Ц

(СССР)

. . . .

Гиперболиче­

1,3

МГц

1,3

МГц

200

1,0-10-4

 

 

 

 

ская , круговая

 

 

 

 

 

 

Поиск (СССР )

. . . .

Гиперболи­

2,0

МГц

2,0

МГц

150

1,0

 

 

 

 

 

ческая

 

 

 

 

 

 

Р Д С

(СССР)

 

 

К р у г о в а я

Децимет­

1,5

МГц

250

1,0

 

 

 

 

 

ровые волны

 

 

 

5•10-5

Гпдродист MR В 2 (ЮАР)

 

К р у г о в а я -

3

ГГц

1,5

МГц

40

Аэродист MRC 2

(ЮАР)

 

К р у г о в а я

1,5

ГГц

1,5

МГц

150

1,5

 

 

 

Ф а з о в ы е

геодезические радиодальномеры

 

 

Р Д Г В (СССР)

 

 

 

3

ГГц

10

МГц

30

4,0 • Ю - 6

«Луч»

( С С С Р ) . . . .

 

 

10

ГГц

10

МГц

50

4,0

Теллурометр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MRA - 4 (ЮАР) . . . .

 

 

35

ГГц

75

МГц

60

3,3

Дистомат

DI-50

(Швей­

 

 

10

ГГц

15

МГц

100

5,2

ц а р и я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дистаметр

8 (ФРГ) . .

 

 

38

ГГц

7,5

МГц

100

3,0

Электротейп

ДМ-20

 

 

 

 

 

 

 

 

(США)

 

 

 

 

10

ГГц

15

МГц

100

3,1

 

 

 

Фазовые

геодезические

светодальномеры

 

 

СВВ-1М ( С С С Р ) .

 

 

 

 

10

МГц

15

2,5 -10-е

« К в а р ц » *

( С С С Р ) .

 

 

 

 

30

МГц

30

2,0

СТ-62М (СССР) . .

 

 

 

 

25

МГц

5

20

Т Д - 2

(СССР) . . .

 

 

 

 

15

МГц

5

5

«Кристалл» (СССР)

 

 

 

 

30

МГц

5

10

К Д Г - 3 * *

(СССР) .

 

 

 

 

30

МГц

2

10

М С Д - 1 * *

(СССР) .

 

 

 

 

150 МГц

0,3

5

NAS М-2А (Швеция)

 

 

 

 

10

МГц

36

2,0

NASM - 4B

»

 

 

 

 

 

30

МГц

8

2,5

Гедиометр

модель

 

 

 

 

 

 

 

 

(Швеция) . . . .

 

 

 

 

30

МГц

30

2,0

EOS

(ГДР)

 

 

 

 

 

60

МГц

25

2,0

Дистомат

D I

10

 

 

 

 

 

 

 

 

(Швейцария)

 

 

 

 

 

15

МГц

1

1,5

SM И

**

(ФРГ)

 

 

 

 

 

15

МГц

0,5

10

П р и м е ч а н и я : 1. Для импульсных систем в графе «масштабная частота» указана частота повторения импульсов.

2. Для светодальномеров с оптическими квантовыми генераторами (в таблице отмечены одной звездочкой*) и светодиодами (в таблице отмечены двумя звездочками**) дальность действия указана для дневных условий. Ночью дальность действия этих приборов примерно в два-полтора раза больше.

90


относятся отечественные приборы КДГ-3 и «Кварц», меньше зависит от времени суток.

Таким образом, по влиянию внешних условий и дальности дей­ ствия радиодальномеры имеют несомненные преимущества перед светодальномерами. Однако по точности результатов измерений они значительно уступают последним в основном из-за большего влияния метеорологических условий на распространение радиоволн по сравне­ нию с соответствующим влиянием на световые волны. В § 7 показано, что влияние ошибки измерения температуры на скорость распростра­ нения радиоволн в воздухе приблизительно на одну треть больше, чем для световых волн. Соответствующее же влияние ошибки измере­ ния влажности воздуха для радиоволн в 100 раз больше. Общая ошибка рабочей скорости распространения радиоволн при одинако­ вых условиях в 4—5 раз больше, чем скорости распространения световых волн.

Преимуществом световых волн является также возможность созда­ ния узко направленного луча при помощи оптических систем. Вслед­ ствие этого исключается действие подстилающей поверхности земли на распространение световых волн и, следовательно, на результаты

измерений. В радиоволновом диапазоне распространение

электро­

магнитной энергии происходит в пределах некоторого

телесного

угла, величина которого определяется видом и размером

антенны

и длиной волны. Например, для радиодальномеров 10-сантиметро­ вого диапазона этот угол составляет около 15°. В этом случае резуль­ таты измерений могут искажаться за счет отра жения радиоволн от подстилающей поверхности и местных предметов. При неблаго­ приятных условиях (например, при распространении радиоволн над влажной почвой или водной поверхностью) искажения могут дости­ гать десятков сантиметров или даже нескольких метров. При работе на средних и длинных волнах значительные ошибки вносятся за счет влияния волн, отраженных от ионосферы. Наконец, в радио­ волновом диапазоне может оказаться существенным искажение ре­ зультатов измерения дифракционным эффектом на препятствиях, по размерам соизмеримым с длиной волны.

Из изложенного следует, что радиодальномеры обеспечивают из­ мерение линий с более высокой производительностью и меньшими организационными ограничениями, чем светодальномеры. Поэтому они с большим успехом применяются при измерении расстояний со средней точностью (—1 : 100 000), в особенности больших расстоя­ ний (десятки километров). Для измерения расстояний с высокой точностью (1:200 000—1:500 000) применяются исключительно точные и высокоточные светодальномеры. Измерение коротких (до 2 км) линий с ошибкой в несколько миллиметров или 1—2 см осу­ ществляется только специальными светодальномерами.