ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 191
Скачиваний: 0
излучаемыми и отраженными сигналами. Таким образом, в способе радиолага определяют изменение удаления подвижного объекта от исходной точки, а не само удаление.
Для того чтобы определить расстояние между станциями в любой момент времени необходимо, чтобы удаление D точки M от точки А было заранее известно. Тогда, согласно (156), для точки M можем написать
для |
определяемой |
точки |
Мх |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
D1 |
= jr{N |
+ n1 |
+ |
|
q1)+l^ |
|
|
|
|
где |
пх — число полных |
фазовых циклов, |
соответствующих |
переме |
||||||||
щению объекта из точки M в точку М1г |
и |
qx — дробная часть фазо |
||||||||||
|
|
|
вого |
цикла. Теперь найдем |
|
|
|
|||||
|
|
|
D l |
= D + |
^j{n,- |
|
|
|
Agi), |
|||
|
|
|
или |
окончательно |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
где |
|
|
|
Dx |
= |
D+taDlt |
|
|
(176) |
|
Р и с . |
62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ADX |
|
|
(Пі + |
A ç i ) = |
- |
( » |
! + Aft) |
|
|
(177) |
|
|
pf |
|
|
|
|
||||||
Таким |
образом |
можно |
получить |
приращения расстояний |
ADt, |
|||||||
а затем и расстояния Dt |
до точек Ми |
М2 |
и т. д. Способ |
радиолага |
||||||||
применяется в основном при гидрографических работах |
и |
в |
нави |
гации.
Особенностью способа радиолага является обязательная геодези ческая привязка исходной точки M маршрута. Кроме того, для под счета целых фазовых циклов необходимо обеспечить непрерывную работу системы на протяжение всего маршрута. Так как из-за раз личных помех (работа широковещательных станций, влияния про странственных радиоволн и др.) возможны пропуски фазовых цик лов на индикаторе станции, то для контроля, а также для повышения точности определения расстояний кроме начальной точки M в ряде случаев привязывают к геодезической основе также последнюю точку маршрута.
Изложенным способом определяют лишь расстояние от исходной точки А до промежуточной точки М{. Для определения местополо жения любой промежуточной точки необходимо измерить расстояние также до другой исходной точки, например до точки В (см. рис. 62). В этом случае координаты точки можно найти из решения линейной засечки. Поэтому комплект системы, работающей по способу радио-
124
лага, состоит обычно из одной задающей и двух отражающих станций.
На рис. 63 показана обобщенная блок-схема радиогеодезической системы, работающей по способу радиолага. Задающая станция при помощи ненаправленной антенны излучает непрерывные коле бания постоянной частоты. Отражающие станции принимают эти колебания и после усиления трансформируют их в определенном
|
|
|
|
|
Приемник |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
Рис. |
63 |
|
|
отношении, |
заданном |
для |
каждой |
станции, |
например |
в отношении |
|
2 /з и 3 / 2 . |
Трансформированные колебания |
излучают |
отражающие |
||||
станции |
и |
принимают |
два |
приемника задающей станции, каждый |
из которых настроен на колебания одной из отражающих станций. Для измерения разностей фаз на задающей станции имеется два фа зометра, на каждый из которых подается опорное напряжение от передатчика и напряжение от соответствующего приемника. Фазо метр отражающей станции служит для контроля постоянства сдвига фаз принимаемых и излучаемых этой станцией колебаний. Регистра ция фазовых циклов производится обычно автоматически с помощью специального счетно-пишущего устройства.
Величину
Pf |
Р |
|
в формуле (177), равную половине (или |
четверти — в зависимости |
|
от величины р) рабочей длины волны, |
называют коэффициентом |
125
радиолага. Так как отражающие станции работают на разных часто тах, то при измерении разностей фаз без преобразования частоты принятого сигнала (например, по фигурам Лиссажу) для каждого канала необходимо пользоваться своим коэффициентом. Например, для радиогеодезической системы РГСЦ, работающей на основной частоте / = 1332 кГц, при величине фазового цикла, равном п (р = = 4), принимая скорость ѵ = 299750 км/с, найдем
кх — = 56,26 м/цикл
&2 = —7-S—г = 84,39 м/цикл
4 (10
Для получения коэффициента к принимают некоторое стандарт ное значение ѵ0 скорости распространения радиоволн. В вычислен ные с применением этого коэффициента приращения расстояний вво дят поправку за расхождение рабочей скорости ѵ со стандартной, как это было изложено в § 7. Установлено, что над большими вод ными пространствами существуют более благоприятные условия для распространения радиоволн, чем над сушей. Вероятнейшее значе ние рабочей скорости радиоволн в этих условиях считают равным 299692 км/с. Поэтому при гидрографических и океанологических работах пониженной точности обычно поправкой за изменение ра бочей скорости пренебрегают.
На величину коэффициента радиолага существенно влияют пара метры станции, которые могут значительно изменяться с течением времени и в зависимости от условий работы. Поэтому на практике
коэффициент |
радио лага чаще |
получают |
путем |
компарирования, |
||||
измеряя известное расстояние |
между |
двумя точками, |
которыми |
|||||
могут служить исходные точки A vi В |
(см. рис. 62). В этом |
случае |
||||||
коэффициент |
находят |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ , _ |
До |
|
|
|
|
|
|
|
|
No + qo |
' |
|
|
|
|
где D0 — расстояние |
между исходными |
точками; ІѴ0 |
+ q0 |
— со |
||||
ответствующее число фазовых циклов по каждому |
каналу, получен |
ное при перемещении задающей станции между исходными точками. Найденные таким способом коэффициенты радиолага будут соответ ствовать некоторой средней величине скорости радиоволн, характер ной для условий компарирования. При таком способе определения коэффициентов в процессе последующей работы обычно пренебрегают поправками за изменение величины рабочей скорости. Так как ко эффициенты с течением времени и в зависимости от условий могут измениться, то найденными из компарирования значениями этих коэффициентов можно пользоваться лишь в ограниченных условиях места и времени.
126
Д ля оценки точности расстояний, измеренных по способу радио лага, формулу (177) представим в виде
где Ѳ — величина полного фазового цикла. Дифференцируя эту формулу и переходя к средним квадратическим ошибкам, получим следующее выражение для относительной ошибки приращения рас стояния:
( 1 7 9 )
Формула для абсолютной величины средней квадратической ошибки расстояния с учетом ошибки исходной стороны D и равенства (178) будет иметь вид
|
mD+&D |
^mD. |
|
= Ymb |
+ [ ^ m v y + [^т{)" |
+^1^т;У |
|
. (180) |
||||||||
В |
формулах mD |
— ошибка |
расстояния D; |
|
|
|
|
|
||||||||
тѵ |
— ошибка |
рабочей |
скорости |
радио- |
[ |
|
|
^ \ |
|
|||||||
волн; |
mf |
— ошибка |
рабочей частоты и |
~\С~А |
6~~С*~ |
|||||||||||
/Иф — ошибка |
|
измеренного |
приращения |
' |
|
|
г |
|
||||||||
разности фаз в градусах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Влияние ошибки рабочей скорости при |
Р и с - 6 4 |
|
|
||||||||||||
измерении |
длинных |
сторон |
радиогеодези |
|
|
|
|
|
||||||||
ческими |
|
системами |
|
составляет |
около 1 • 10"5 . Вследствие |
неста |
||||||||||
бильности |
кварцевых |
генераторов |
в |
обычных условиях |
практи |
|||||||||||
чески частоту получают с ошибкой порядка |
1 • Ю - |
5 — 1 - 10 - 6 . |
||||||||||||||
Ошибка |
измерения |
разности фаз зависит |
от способа |
регистрации |
||||||||||||
фазы, типа применяемых индикаторов, а также от искажений |
фазы |
|||||||||||||||
электромагнитных колебаний при их распространении. Кроме |
того, |
|||||||||||||||
измеренная разность фаз будет искажена |
вследствие |
непостоянства |
||||||||||||||
сдвигов фазы в цепях радиоустройств. |
Средняя |
квадратическая |
||||||||||||||
ошибка |
разности фаз в современных |
радиогеодезических |
системах |
|||||||||||||
типа |
радиолага |
составляет 0,05—0,10 |
от величины |
фазового цикла. |
||||||||||||
При фазовом |
цикле |
Ѳ = 180° это составит величину |
порядка 10— |
20°. Рассчитаем среднюю квадратическую ошибку |
измерения рас |
стояния для системы, работающей на частоте 1000 |
кГц, при АО = |
= 200 км. При расчете примем: mD = ± 3 м; - ^ - = -^L = 1. Ю - 5 |
и т ф = ±10° . По формуле |
(180) найдем |
m D . = 1/3,04 |
-2,02 + 2,02 + 4 , 2 2 = ± 6 м . |
Из приведенного расчета видно, что ошибка расстояния в большей степени зависит от ошибки измерения разности фаз. В случае, если при измерениях ограничиваются стандартной скоростью радиоволн,
127
не учитывая поправки за рабочую скорость, главной ошибкой будет ошибка за скорость ѵ. Относительная ошибка измеряемого расстоя ния за счет этого может достигать 1 : 10 ООО.
Системой радиолаг можно также измерить и расстояние между двумя точками. Для этого движущийся объект (например, судно),
несущий |
задающую |
станцию, |
дважды |
пересекает |
|
продолжение |
|||||||||||
измеряемой |
линии |
AB |
= D, |
на |
|
концах |
которой |
установлены |
|||||||||
отражающие |
станции |
(рис. 64). |
В |
|
момент |
пересечения |
створа |
||||||||||
линии в точке С1 |
|
расстояния |
от |
нее |
до |
точек |
А |
и |
В |
будут |
|||||||
соответственно АС^ |
и D |
-f- АС^. В |
точке С2 |
расстояния до |
исходных |
||||||||||||
точек будут: D + ВС2 |
— до точки |
А |
и ВС2 |
— до точки В. Если |
из |
||||||||||||
менения |
числа фазовых |
циклов |
при |
передвижении |
станции |
из |
Сх |
||||||||||
в С2 составили: па |
+ Дда по отсчетам |
на |
станцию |
А |
и |
nb |
-f- |
Aqb |
|||||||||
по отсчетам на станцию В, то согласно |
(177) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
(Л + |
|
ад+ |
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|||
|
|
BC2-(D |
+'АС1) |
= к2 |
(щ + Aqb) |
( ' |
|
|
|
|
|
||||||
Откуда найдем |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
D |
= J |
ІА К + Aga ) — &2 К |
+ А?ь)] • |
|
|
|
|
|
Для получения разностей п + Ад, соответствующих пересече ниям створа, вблизи створа производят серию отсчетов через не большие промежутки времени. Так как в точке пересечения створа сумма расстояний до точек А и В будет наименьшей, то, приведя от счеты Аф к одной частоте, выбирают такие, при которых
Асра +Аф;, = т і п .
§17. СПОСОБ ФАЗОВОГО ЗОНДА
Вспособе фазового зонда измеряют приращения разности рас стояний от определяемой точки до двух исходных. С геометрической точки зрения этот способ является гиперболическим, аналогичным импульсному разностно-дальномерному способу. Система фазового зонда состоит из одной задающей и двух отражающих станций, уста навливаемых на исходных точках, и одной (или нескольких) прием ной станции (собственно станции «фазового зонда»). Последняя уста навливается обычно на движущемся объекте.
Блок-схема системы фазового зонда показана на рис. 65. Зада ющая станция излучает ненаправленные непрерывные электромаг нитные колебания постоянной частоты. Отражающие станции транс
формируют по частоте принятые от задающей |
станции |
колебания |
||||
в |
определенном |
отношении, |
установленном |
для |
каждой |
станции и, |
в |
свою очередь, |
излучают |
их. Колебания, |
излучаемые |
задающей |
и отражающими станциями, принимаются станцией фазового зонда, имеющей соответственно три приемника и два фазометра, при по-
128