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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 195

Скачиваний: 0

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

Аппаратура

системы Декка изготовляется во многих

вариантах,

рассчитанных

на

различные условия

применения. Наибольшую

дальность — до

5000 км — имеет вариант, называемый

системой

Делрак. Система

работает в диапазоне

10—14 кГц. Система гипер­

болическая. Наибольшая ошибка определения положения пункта составляет 16 км. Система Делрак может обслуживать значительную территорию. 21 пара станций (в каждой паре — одна ведущая и одна отражающая), работающих по этому способу, может обслу­ жить в навигационных целях всю земную поверхность. Наиболее точным вариантом системы Декка, предназначенным для гидро­ графических съемок, является система Хай-Фикс. Система работает в полосе частот 1,6—2,4 МГц и может использоваться как в варианте

фазового

зонда, так и в варианте радиолага. Дальность действия

на суше

до 50 км и на море до 150 км. Средняя квадратическая

ошибка определения около 1 м. Транзисторный вариант этой системы

Мини-Фикс, имеющий излучаемую

мощность 1 Вт, рассчитан для

наземных геодезических работ.

 

 

 

§ 31. В Ы С О К О Т О Ч Н Ы Е РАДИОГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ

 

По описанному в § 23 принципу,

положенному

в основу

геоде­

зических радиодальномеров типа теллурометр, в

последние

годы

создан ряд высокоточных радиогеодезических систем. К ним отно­ сится разработанная фирмой «Теллурометр» система Аэродист, предназначенная для измерения расстояний до 200 км с ошибкой около 1 : 100 000. Система состоит из ведущей станции, устанавли­ ваемой на самолете или вертолете, и двух или трех наземных ведомых станций. Каждая наземная станция работает на собственной частоте, отличающейся на 33 МГц от несущей частоты ведущей станции. На ведущей станции имеется трехканальное регистрирующее устрой­

ство. Результаты измерений на основной частоте

записываются

в метрах

при помощи

электрического самописца на

ленту. Одно­

временно

записываются

показания радиовысотомера,

психрометра

и другие данные. Можно применять также счетчик, пробивку на перфоленту, запись на магнитную ленту. Диапазон несущих частот 1,2—1,5 ГГц; основная частота модуляции около 1,5 МГц.

Для гидрографических работ сконструирована аналогичная си­ стема Гидродист. Подвижная станция здесь может устанавливаться на объектах, перемещающихся со скоростью до 45 км/ч. На ведущей станции антенна отделена от станции и может вращаться до полу­ чения сигнала максимальной мощности. Измерение расстояний системой Гидродист выполняют также в комбинации с измерением горизонтальных и вертикальных углов теодолитами, установленными на концах базиса (так называемая система ABC). На этих же точках устанавливают ведущие станции, тогда как ведомую станцию, а также специальный световой маяк устанавливают на вертолете, который в момент наблюдений находится над определяемой точкой. Точность определения положения пунктов этим методом в плане

210


и по высоте составляет около 1 м. При этом производительность работ по сравнению с наземными методами повышается во много раз.

В США разработана также система Автотейп DM-40, предназна­ ченная для определения положения подвижной станции линейной засечкой (при двух ведомых станциях) с ошибкой порядка 2 м. Так же как и система Аэродист, эта система может использоваться для измерения длинных линий методом пересечения створа. Несущая частота 2,9—3,1 ГГц; ширина диаграммы направленности в гори­ зонтальной плоскости 60°. Результат измерений в метрической мере считывается с цифрового счетчика.

Для определения местоположения самолета в США имеется также система Ширан, позволяющая определять положение самолета в полете методом линейной засечки по расстояниям, последовательно измеряемым до четырех наземных станций. Результаты измерений непрерывно записываются на магнитную ленту. Дальность действия ограничивается прямой видимостью. Ошибка измерения расстояний около 4 м.

В Советском Союзе на смену средневолновой радиогеодезической системе РГСЦ в последние годы создана радиодальномерная ультра­ коротковолновая система РДС (радиодальномер самолетный). Си­

стема рассчитана на

измерение

расстояний до

300 км в

пре"Делах

прямой видимости

со

средней

квадратической

ошибкой

± ( 1 м +

+ 10"5 D). В комплект

входят

одна самолетная

ведущая

и две или

три наземные ведомые станции. Измерения можно выполнять не только с самолетов, но также и с других объектов (вертолетов, кораблей и др.). Наземные станции устанавливаются на пунктах с известными координатами. Ширина диаграммы направленности наземных станций 80°. Положение самолета определяется методом линейной засечки по двум или трем измеренным расстояниям. Си­ стема рассчитана на применение в основном при аэрофотосъемке, для определения координат центров проектирования снимков с точ­ ностью, обеспечивающей требования топографических съемок до масштаба 1 : 10 000. Она может с успехом применяться также для определения координат наземных пунктов при геофизических, гидрографических и других аналогичных работах, а также для точного измерения расстояний при связи различных триангуляции, соединении материков и островов, для создания разреженного геодезического обоснования для топографических съемок. Измерение

больших расстояний производится путем многократного

пересечения

створа измеряемой линии на самолете, как описано

в § 43. Для

исправления намеренного расстояния необходимыми

поправками

в моменты измерения определяют метеорологические элементы и вы­ соты. Последние измеряются или самолетным высотомером или же топографическим радиовысотомером в комплекте со статоскопом.

Самолетный радиодальномер работает в диапазоне дециметровых волн, модулированных синусоидальными колебаниями высокоста­ бильного кварцевого генератора. Сдвиг фаз измеряется на разно­ стной частоте ведущей и каждой из ведомых станций, равной 1 кГц.

14*

211


Разность несущих частот самолетной и каждой из наземных станций различна и равна промежуточной частоте соответствующего прием­ ника. Колебания низкой частоты передаются на ведущую станцию путем дополнительной модуляции несущей частоты низкочастотными импульсами. На вход смесителя самолетной станции поступают как принятые от обеих наземных станций колебания, так и собственные ' высокочастотные колебания. Образующиеся на выходе смесителя два сигнала, модулированные синусоидальными колебаниями низкой (разностной) частоты, разделяются одним гетеродинным сигналом при разнесенных по частоте усилителях промежуточной частоты. На выходе детектора каждого канала образуется сигнал, состоящий из коротких импульсов и синусоидальных колебаний низкой частоты. Разность фаз этих колебаний, пропорциональная расстоянию, определяется при помощи электронно-лучевой трубки с линейной ждущей разверткой, которая запускается низкочастотными синусо­

идальными колебаниями, предва-

,

 

 

,

рительно преобразованными в им-

Е1S

 

А

/

пульсы. При этом на экране по-

/у'З'

 

 

І<Л

являются

две

неподвижные

точки

1 /

'

 

\

н а К 0 Н Ш І Х

развертки и одна

под-

//^2

 

 

\

вижная,

по

положению

которой

 

 

 

'

определяется

расстояние

от

само­

 

 

 

 

лета до наземной станции. Изобра-

г

і и - 1

Ш

 

жение на экране экспонируется на

 

 

 

 

движущуюся

. фотографическую

пленку, причем неподвижные точки образуют на пленке две парал­ лельные линии, а подвижная — наклонную линию. Расстояние между параллельными линиями, соответствующее длине линейной раз­ вертки, отвечает расстоянию 100 м. При трех наземных станциях на

пленке добавляются одна

параллельная

и одна наклонная линии.

На рис. 110 приведен

образец записи

показаний дальномера

при

измерении расстояний

до

двух наземных станций (номера около

на­

клонных линий соответствуют первой и второй наземным станциям). Разрешение неоднозначности при определении расстояний про­ изводится при помощи двух дополнительных модулирующих частот для каждой наземной станции. Переключение модулирующих частот производится электронным коммутатором на всех станциях одно­ временно. В моменты переключений на пленке образуются разрывы, по которым определяют полное расстояние. Указанным способом

неоднозначность

разрешается в пределах 10 км.

Фазовые задержки

в цепях станций

исключаются путем измерения

расстояний в один

и тот же момент на двух модулирующих частотах наземных станций, одна из которых больше, а другая меньше на разностную частоту. Полуразность этих измерений, найденная по разрывам на пленке, 212дает соответствующую поправку в расстояние.

Экспериментальные и производственные работы по применению этой системы показали ее эффективность и высокую точность изме­ рения расстояний. При измерении больших расстояний (до 280 км)


методом пересечений были получены ошибки в пределах 1 м. Такая же ошибка получена при измерении расстояний при аэрофотосъемке. Положение центров фотографирования определялось с ошибкой около 3 м, что вполне обеспечивало плановую геодезическую под­ готовку для аэротопографической съемки в масштабах до 1 : 10 ООО.

Самолетный радиодальномер позволяет в течение одного сезона в процессе аэрофотосъемки произвести сплошную привязку снимков, на площади 100—150 тыс. км2 .

Г л а в а X ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СВЕТОДАЛЬНОМЕРЫ

§32. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА

ИДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ СВЕТОДАЛЬНОМЕРОВ

Из всех радиоэлектронных средств, применяемых в настоящее время для измерения расстояний, наиболее точными являются светодальномеры, в которых используются электромагнитные волны видимого диапазона или излучение ближней инфракрасной области, полученное, например, при помощи ОКГ. В светодальномерах может применяться любой из рассмотренных выше методов -— импульсный, частотный или фазовый*. Точность импульсных светодальномеров оказалась невысокой, а светодальномеры частотного типа, судя по литературе, пока отсутствуют. Таким образом, существующие светодальномеры относятся к приборам фазового типа. Общио принципы измерения расстояний светодальномерами и радиодально­ мерами одинаковы. Однако устройства и принцип работы модуля­ торов фазовых детекторов, а также и других элементов в этих системах имеют существенное отличие.

Одной из особенностей светодальномеров является применение оптических элементов как в приемо-передающей системе, так и в от­ ражателях. Конструкция и качество оптических систем определяют вес и размеры светодальномеров, а также точность и дальность действия их. В современных светодальномерах применяют линзовые и смешанные зеркально-линзовые оптические системы. В системах первого типа немногочисленные зеркальные компоненты, если они имеются, играют вспомогательную роль. Примером линзовой системы может служить изображенная на рис. 111 оптическая схема светодальномера СВВ-1. В смешанных системах имеются и зеркальные, и линзовые компоненты. Примером зеркально-линзовой системы может служить оптическая система геодиметра NASM-2A (рис. 112). При небольших диаметрах оптических систем линзовые системы

* Измерения расстояний светодальномерами производятся только на ча­ стоте модуляции; приборы, использующие д л я измерения колебания несущей частоты оптического диапазона, относятся к интерферометрам.

213


равноценны или даже несколько выгоднее смешанных систем. С уве­ личением диаметра системы, что необходимо для увеличения прини­ маемого светового потока при измерениях больших расстояний, линзовые системы оказываются более тяжелыми, имеют большие размеры и потери в линзах сильно возрастают. Поэтому в больших

светодальномерах, предназначенных для измерения значительных

расстояний, применяются

зеркально-линзовые

системы;

в

средних

и малых

светодальномерах

чаще применяют

линзовую

оптику.

 

 

.конденсатор

 

 

В 1961 г.

Г.

А.

Фельдман

 

 

h » опти­

(ЦНИИГАиК)

предложил

ори­

•HC

керра

ческая система

гинальный

метод

совмещения

 

 

 

 

передающей

и

приемной опти­

 

 

 

 

ческих систем

в одном

устрой­

 

Фотоэлектронный

 

стве. Как видно из рис. 113,

 

умножитель

 

 

особенностью

этих

систем

яв­

 

0 = - =

Приемная опти-

ляется применение

биполяриза-

 

 

ционной

призмы

БП,

склеен­

 

 

честя система

 

 

 

 

ной из двух трехгранных призм

 

Рис .

112

 

из кальцита

(исландского

шпа­

 

 

 

 

та), обладающего

большой

дву-

лучепреломляющей способностью. Выходящий из конденсора све­

товой

пучок

разделяется в призме на два

луча, поляризованных

во взаимно

перпендикулярных

плоскостях.

Один

луч,

отмечен­

ный

на схеме точками, выводится в сторону и

для

измерения

не используется. Другой, обозначенный на рис. И З

перпендикуляр­

ными

лучу

штрихами, проходит

модулятор

и направляется вдоль

измеряемой линии. При распространении этот луч дважды — в пря­ мом и обратном направлениях — проходит четвертьволновую пла-

Л

стинку —, вследствие чего происходит поворот плоскости поляри­ зации его на 90°. После второго прохождения пластинки этот луч (на рис. 113 отмечен точками) будет поляризован так же, как и отве­ денная часть прямого луча, и отклонится в сторону. С помощью

214