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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 208

Скачиваний: 0

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

Измерив с помощью электронно-лучевой трубки или стрелочного прибора величину

= е ( "°Та 1 ,

(223)

можно определить угол а . Особенностью метода сравнения

является

то, что здесь измерение угла осуществляется при неподвижной ан­

тенной

системе.

При

фазовом методе радиопеленгации направление получают по

разности

фаз колебаний, излученных объектом (или отраженных

от объекта) и принятых двумя разнесенными в пространстве антен­ нами. Если объект находится в точке M (рис. 89), а приемные ан­ тенны в точках А и В, причем все три точки имеют одинаковые вы­ соты, то разность фаз колебаний Аф, принятых этими антеннами, будет

 

А Ф = - ^ - (DA

_ Д в ) = - | L (DA - DB).

 

A Д ^

Ц

 

--_-^-=.~ - M

 

 

 

Рис.

89

 

Если принять,

что

 

 

то

 

D A — D в =

dsina,

и,

следовательно,

 

 

 

 

 

Дф = - г - asm a,

где

d — база радиолокатора,

а а — угол между нормалью к базе

и направлением на объект. Измерив с помощью фазометра

разность

фаз Дф,

найдем

 

 

 

 

 

 

 

a = arcsi

 

<

2 2 4

>

 

 

 

" » ( - £ - ) •

 

 

 

Если объект находится под углом ß к горизонту (рис. 90), то

разность фаз

колебаний, принятых в точках А

и В, будет

 

 

 

 

 

АфАв = d A B s i n a c o s ß .

 

(225)

 

Для определения азимута и угла наклона в этом случае необ­

ходимо измерить разность фаз еще на одной паре точек,

например

на

точках

А и С, расположенных на прямой,

перпендикулярной

к

линии

AB.

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дфлс = ~j^dAC cos a cos ß.

 

(226)

 

И*

 

 

 

 

163


Из (225) и (226)

 

найдем

 

 

 

 

 

 

• arctg

DAC^AB

.

 

 

 

 

 

 

d A S A ( P A C

'

 

ß = arccos

r—-

 

cos a

= arccos

X Афл с

(227)

r

1

2nd

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

Кроме рассмотренных существуют и другие методы радиопелен­ гации. Так, при быстром вращении направленной антенны возникает амплитудная модуляция сигналов с зависимостью фазы огибающей от направления. При движении ненаправленной антенны по окруж­ ности создается фазовая модуляция сигналов с зависимостью фазы

M

Рис . 90

огибающей от направления. Указанные принципы реализуются в радиомаяках и других навигационных устройствах, а также в спе­ циальных радиолокационных станциях.

Рассмотренные способы измерения углов, однако, неприменимы при точных геодезических работах из-за сравнительно невысокой точности. Точнее измерение углов в геодезических сетях в настоящее время выполняют исключительно оптическим методом при помощи зрительной трубы, направление которой (направление визирного луча) на цели фиксируется угломерным устройством. Точность изме­ рения угла этим методом лучшими теодолитами составляет 0,5— 0,7" и лимитируется в основном ошибками, происходящими за счет внешних условий.

Точные значения углов можно также получить по сторонам со­ ответствующего треугольника, измеренным точными светодально­ мерами.

Дифференцируя формулу

Ь 2 Л - С 2 _ а 2

cos А = —-Чп- ,

464


найдем следующую зависимость между истинными ошибками изме­ ренных сторон а, Ъ, с и истинной ошибкой определяемого угла А:

о"

dA" = -J— (da — cos С db — cos Б de),

где В H , С — два других угла треугольника, a ha — высота тре­ угольника, опущенная из «ершины угла на противолежащую сторону (рис. 91). Для средней квадратической ошибки определя­ емого угла тА в зависимости от ошибок сторон та, ть и тс получим формулу

X

X Vml + cos2 Ст\ + cos2 Вт\.

Как известно, среднюю квадратическую ошибку расстояния,

измеренного светодальномером, можно найти по формулам

mD = Vm + nDi= ±{p + qD),

где m, п, р и q — некоторые постоянные коэффициенты. Подставив выражение ошибки через m и п в формулу для тА, получим

тА = р" J/-J- (ctg В + ctg С)2 (1 + cos2 В + cos2

С) +

" + 2п (ctg2 В + ctg В ctg С + ctg2

С).

(228)

Положив, как это имеет место в высокоточных

светодальномерах,

р = 1 см, g = 1 • 10"6 , или, что то же самое,

m = 3,1 см2 , п —

= 1,3 • Ю - 1 2 , рассчитаем соответствующие средние

квадратические

ошибки угла А при различных величинах углов В и С я при длине стороны а, равной 10 км. По одинаковым ошибкам на рис. 92 построены соответствующие кривые. Построив на стороне ВС (см. р и с 92) исследуемый треугольник, по положению вершины угла А найдем среднюю квадратическую ошибку тА этого угла. Кривые, изображенные на рисунке пунктиром, дают положение вершины

165


угла А, имеющего величину 30, 60 и 90° при всевозможных комби­ нациях углов В и С. Как видно из рис. 90, величину угла А можно найти по измеренным сторонам с средней квадратической ошибкой в пределах 1", если величина этого угла не больше 85° и соответ­ ствующий треугольник имеет благоприятную форму, которую можно определить по этому рисунку.

Применение радиоэлектроники при точных угловых измерениях пока ограниченно и направлено в основном на автоматизацию от­

дельных

процессов

измерения, а

именно:

 

1)

фотографирование

показаний

лимба (или

кодированного

круга)

с

последующей

обработкой

фотоизображения

(расшифровка

и мпкрометренные

измерения) для

получения величины угла или

свыдачей результатов измерения на перфоленту;

2)точное наведение на цель и автоматическое сопровождение движущейся цели;

3)автоматическую регистрацию величины угла или времени поворота на измеряемый угол вращающейся детали угломерного прибора.

Автоматизация указанных процессов особенно необходима при наблюдениях подвижных воздушных целей, когда визуальные спо­ собы не могут обеспечить необходимой точности. В настоящее время

известен ряд угломерных устройств с различной степенью автомати зацпи.

В литературе кратко описан макет устройства, предназначен­ ного для электронного измерения углов и расстояний. Для изме­ рения расстояний в нем использован радиодальномер «Электро­ тейп». Угломерное устройство представляет собой УКВ интерферо­ метр, две антенны которого, приемник и другие электронные узлы смонтированы на подставке теодолита. Визирными целями служат источники радиосигналов. Предварительные испытания показали точность измерения угла около 10".

Следует сказать, что электронные способы точного измерения углов по существу находятся еще в стадии исследований и испыта­ ний и пока не получили широкого распространения.


Ч а с т ь т р е т ь я

РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ

Г л а в а

V I I I

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАДИОДАЛЬНОМЕРЫ

§ 23. П Р И Н Ц И П

ДЕЙСТВИЯ

ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО РАДИОДАЛЬНОМЕРА

Наряду со светодальномерами высокоточные фазовые радио­ дальномеры некогерентного типа являются в настоящее время ос­ новными приборами для точных линейных геодезических измере­

ний. Как уже указывалось, идея некогерентного

радиодальномера

была предложена И

реализована

в соответствующих устройствах

в 30-х годах

Л. И. Мандельштамом

и Н . Д. Папаленкси. В 1957 г.

Т. Д. Уодли

(ЮАР)

разработал

геодезический

некогерентный

радиодальномер. Прибор, получивший название «Теллурометр»,

позволял измерять расстояния до

30—50 км с ошибкой

порядка

1 : 100 000 — 1 : 200 000. Позднее

во многих странах, в

том числе

и в СССР, было разработано несколько типов подобных радио­ дальномеров; к настоящему времени их известно несколько десятков.

Некогерентный фазовый радиодальномер, обобщенная блок-схема которого приведена на рис. 93, состоит из ведущей и ведомой стан­ ций, устанавливаемых на концах измеряемой линии. Каждая стан­ ция содержит радиопередатчик, состоящий из генераторов несущей и модулирующей частот и передающей антенны, и приемник с ан­ тенной и системой устройств для преобразования сигналов. Частоты

несущих колебаний / х

и / 2 близки между собой, так же как и частоты

модуляции Fx и F2.

 

 

 

 

 

Проследим за прохождением сигнала по цепям ведомой станции.

Колебания генератора

несущей частоты fx

ведущей

станции, моду­

лированные с частотой Fx, после прохождения измеряемого

расстоя­

ния от ведущей до ведомой станции поступают на приемник

послед­

ней. Колебания, принятые ведущей станцией и условно

обозначенные

как fx ±

Fx, с приемника подаются на смеситель, на который через

приемник

подаются

также

колебания

собственного

передатчика

/2 ± F2 с несущей частотой / 2

и частотой модуляции F2. Из возни­

кающих

в смесителе колебаний различных комбинационных частот

с помощью избирательного устройства выделяется

модулированное

167