|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Geotronika: elektronika w geodezji. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy
Pomiary geodezyjne na powierzchni Ziemi rozwiązują wiele problemów. Przede wszystkim jest to tworzenie map o różnej skali. Ale nie tylko: geodezja, wraz z astronomią, grawimetrią (nauką o pomiarze przyspieszenia grawitacyjnego), geofizyką i innymi naukami o Ziemi, pozwala określić parametry geometryczne i geofizyczne planety, badać zmiany jej prędkości obrotowej, uwzględniać uwzględniać ruch biegunów, badać deformacje skorupy ziemskiej i przeprowadzać precyzyjną kontrolę obiektów inżynierskich. Geodezja morska, geodezja stosowana, geodezja kosmiczna (satelitarna) itp. wyłoniły się jako odrębne dziedziny, ale we wszystkich przypadkach same pomiary geodezyjne sprowadzają się do określenia tylko trzech wielkości geometrycznych: odległości, kątów i wzniesień (różnic wysokości punktów). Wielkości te mogą być przydatne same w sobie, zwłaszcza w geodezji stosowanej (na budowach, przy wyznaczaniu terenu), ale przede wszystkim pozwalają na obliczenie współrzędnych wyznaczanych punktów. Współrzędne interesują nie tylko geodetów - są potrzebne marynarzom, lotnikom, wojsku, członkom różnych wypraw i nie tylko. Jeśli cofniemy się pół wieku temu, odnajdziemy następujący obraz. Odległości mierzone są za pomocą stalowych 20-metrowych taśm, układając je sukcesywnie na ziemi wzdłuż mierzonej linii, a dla dokładnych pomiarów - za pomocą podwieszanych 24-metrowych drutów inwarowych. (To była niezwykle czasochłonna praca!) Do szybkich pomiarów używa się dalmierzy optycznych, bazujących na zastosowaniu zasady czysto geometrycznej - rozwiązania mocno wydłużonego („paralaktycznego”) trójkąta o małej podstawie (podstawie), ale dokładność takich dalmierzy nie przekracza jednej tysięcznej długości mierzonych linii, a zasięg wynosi kilkaset metrów. Do pomiarów kątowych stosuje się teodolity – optyczno-mechaniczne przyrządy goniometryczne zawierające lunetę, poziome i pionowe koła goniometryczne oraz urządzenia odczytujące do pomiaru kątów. Wreszcie do określenia nadmiarów stosuje się niwelatory, będące połączeniem lunety z dokładną poziomnicą, która pozwala na ustawienie osi celowniczej rury w pozycji ściśle poziomej. Po doprowadzeniu obserwator dokonuje odczytów na dwóch szynach z podziałami, zamontowanymi pionowo w punktach, których różnicę wysokości należy wyznaczyć; różnicę między odczytami i daje pożądany nadmiar. Zatem wszystkie ówczesne instrumenty geodezyjne były wyłącznie instrumentami optyczno-mechanicznymi. Sytuacja ta trwała do mniej więcej połowy lat pięćdziesiątych XX wieku. A potem przyszedł okres, który można śmiało nazwać rewolucją w oprzyrządowaniu geodezyjnym: do geodezji zawitała elektronika. Swój triumfalny marsz rozpoczęła od pomiarów liniowych, następnie przeniknęła do pomiarów kątowych, a ostatnio w najbardziej konserwatywny obszar – niwelację. Ogromną rolę odegrało pojawienie się w roku 1960 laserów, rozwój mikroelektroniki, a później techniki komputerowej i technologii satelitarnych. Połączenie geodezji i elektroniki doprowadziło do powstania nowego pojęcia – geotroniki. Czym jest dzisiaj geotronika? Po pierwsze, do pomiaru odległości wykorzystuje się fale elektromagnetyczne, zamiast mierzyć taśmy i druty, co skróciło czas rzeczywistych pomiarów (czyli nie wliczając czasu na montaż urządzeń) do dosłownie kilku sekund (zamiast dni i tygodni!). i niezależnie od długości mierzonej linii. Istnieją tutaj dwa główne podejścia. Po pierwsze, odległość między, powiedzmy, punktami A i B oblicza się, mierząc czas propagacji fal elektromagnetycznych z A do B i mnożąc go przez prędkość propagacji v. (To ostatnie można wyrazić jako c/n, gdzie c to znana bardzo dokładnie prędkość światła w próżni, an to współczynnik załamania światła powietrza obliczony na podstawie pomiarów temperatury, ciśnienia i wilgotności). Ten sposób jest szczególnie wygodny w przypadku stosowania promieniowania elektromagnetycznego (w szczególności światła) w postaci krótkich impulsów. Czas propagacji τ mierzy się w następujący sposób: impuls wysłany z punktu A uruchamia elektroniczny licznik czasu. Po przebyciu drogi do punktu B i z powrotem (w punkcie B znajduje się reflektor), impuls zatrzymuje licznik. W ten sposób mierzony jest czas podwójnej propagacji. Metoda ta nazywa się czasem lub impulsem i w rzeczywistości niewiele różni się od radaru impulsowego, chociaż z reguły stosuje się ją w zakresie optycznym. Drugie podejście do pomiaru odległości jest bardzo podobne do sytuacji z miarkami: jako rodzaj miarki działa długość fali drgań elektromagnetycznych (przy promieniowaniu ciągłym), która „układa się” w podwójnie mierzoną odległość i liczbę ustala się układanie. Odległość oblicza się jako połowę iloczynu długości fali i liczby pozycji. Liczba ta w ogólnym przypadku (jak również podczas pomiaru taśmą) nie będzie liczbą całkowitą - jest równa N + ΔN, gdzie N jest liczbą całkowitą, a ΔN jest ułamkiem mniejszym niż jeden. Długość fali można określić znając ją wcześniej lub mierząc częstotliwość oscylacji. Część ułamkową ΔN można łatwo uzyskać, w tym celu należy zmierzyć różnicę fazową drgań emitowanych i odbieranych (przebytą podwójną odległość). Jednak głównym problemem jest definicja liczby całkowitej N. Można to rozwiązać, mierząc różnicę faz przy kilku różnych długościach fal. Ponieważ mierzone są różnice fazowe, metodę tę nazywa się fazą. W naziemnych dalmierzach fazowych i radiowych pomiary dokonywane są nie na długości fali promieniowania, ale na długości fali modulacji, która jest znacznie dłuższa. Faktem jest, że sama częstotliwość promieniowania jest zbyt wysoka, aby określić fazę. Uogólniony schemat budowy dalmierza fazowego pokazano na ryc. 1.
Źródło światła lub fal radiowych emituje oscylacje harmoniczne nośnej w postaci Asin(ωt + φo). Ale przed promieniowaniem jeden z tych parametrów (w dalmierzach świetlnych zwykle amplituda A, która określa natężenie światła, a w dalmierzach radiowych częstotliwość f = ω / 2π) jest modulowany zgodnie z prawem sinusoidalnym z pewną częstotliwością F, znacznie niższa niż częstotliwość nośna f. Częstotliwość ta odpowiada dłuższym „falom modulacyjnym”, które pełnią rolę miarki umieszczonej w mierzonej odległości. W tym przypadku część ułamkowa przepisów ΔN = Δφ/2π, gdzie różnica faz Δph, mieszcząca się w przedziale od 0 do 2π, jest mierzona za pomocą miernika fazy. Naziemne dalmierze fazowe mierzą odległości do kilkudziesięciu kilometrów z błędem od kilku centymetrów do kilku milimetrów. Metodę impulsową stosuje się w geodezji z reguły w zakresie długości fal optycznych z silnymi źródłami promieniowania laserowego, które generują impulsy optyczne w zakresie widzialnym lub częściej bliskiej podczerwieni widma. Jednak ze względu na trudność w formowaniu krótkich impulsów o stromym froncie dokładność tej metody jest niższa niż metody fazowej - w najlepszym przypadku decymetrów. Dlatego też laserowe systemy dalmierzy impulsowych służą do pomiaru bardzo dużych odległości na trasach kosmicznych (do sztucznych satelitów Ziemi, a nawet do Księżyca), gdzie ze względu na dużą długość drogi błąd względny jest bardzo mały. Dla małych odległości (dziesiątki i setki metrów) najdokładniejsza jest metoda interferencji optycznej, która pozwala mierzyć te odległości z dokładnością nieosiągalną innymi metodami - do tysięcznych części milimetra (mikrometrów). Realizuje się to za pomocą interferometrów laserowych z laserem helowo-neonowym (He-Ne) małej mocy emitującym w czerwonym obszarze widma długość fali λ = 0,63 μm. Interferometr zbudowany jest według dobrze znanego w optyce schematu Michelsona: promieniowanie laserowe dzielone jest na dwie wiązki, z których jedna za pomocą „referencyjnego” reflektora jest kierowana bezpośrednio do fotodetektora, a druga dociera do tego samego fotodetektora po przebyciu dystansu do „zdalnego” reflektora i z powrotem. Na fotodetektorze powstaje wzór interferencyjny w postaci układu ciemnych i jasnych pasm, z których za pomocą przesłony można rozróżnić tylko jedno pasmo. Metoda wymaga przesuwania reflektora odległości po całej mierzonej linii. Gdy reflektor zostanie przesunięty o połowę długości fali światła, obraz interferencyjny zostanie przesunięty o jeden prążek, a zliczając prążki podczas przesuwania reflektora od punktu początkowego do końcowego mierzonej odległości, odległość tę otrzymuje się jak w dalmierze fazowe, mnożąc liczbę zliczonych prążków (liczba N) przez λ/2. W przypadku reflektora ruchomego konieczne jest zbudowanie odpowiednio dobranych prowadnic szynowych, sztywno osadzonych na mocnych betonowych wspornikach. Dlatego też zakresem pomiarów interferencji lasera jest tworzenie stacjonarnych wielosekcyjnych podstaw do celów metrologicznych do wzorcowania elektronicznych dalmierzy geodezyjnych. Postępy w radioastronomii umożliwiły stworzenie bardzo długiego bazowego interferometru radiowego (VLBI). Składa się z dwóch radioteleskopów 1 i 2 oddalonych od siebie o bardzo dużą odległość (do tysięcy kilometrów) (ryc. 2), które odbierają promieniowanie szumowe od tego samego kwazara – pozagalaktycznego źródła radiowego.
Teleskopy radiowe niezależnie rejestrują (na magnetowidach) ten sygnał szumowy. Obydwa zapisy są identyczne, jednak przesunięte w czasie o wartość ze względu na różnicę odległości kwazara od radioteleskopów. Zapisy łączone są w korelatorze, co umożliwia uzyskanie funkcji korelacji sygnałów szumu. Jeśli jedną z nich zapiszemy jako s1(t), a drugą jako s2(t + τ), to funkcja korelacji K12 = , gdzie nawiasy ostrokątne oznaczają uśrednianie w czasie znacznie większym niż okres składowej najniższej częstotliwości sygnałów s1 i s2. Funkcja korelacji ma maksimum przy τ = 1. Zatem przesuwając jeden z zapisów do momentu uzyskania maksymalnego sygnału wyjściowego na wyjściu korelatora, można zmierzyć opóźnienie czasowe. Ponieważ w wyniku obrotu Ziemi różnica ΔS odległości do kwazara, a co za tym idzie opóźnienie m = ΔS/v, zmienia się okresowo, pojawia się „częstotliwość zakłócająca” F, którą również można zmierzyć. Zmierzone wartości τ i F służą do określenia długości podstawy (odległości pomiędzy radioteleskopami) oraz kierunku do kwazara z bardzo dużą dokładnością (odpowiednio 2...0 cm i 2"). Elektronika umożliwiła także automatyzację pomiarów kątowych. Elektroniczny teodolit to urządzenie, które przekształca wielkości kątowe zarejestrowane jako system nieprzezroczystych kresek lub ścieżek kodowych na szklanym dysku na sygnały elektryczne. Dysk oświetlany jest wiązką światła, a po obróceniu teodolitu na fotodetektorze generowany jest sygnał w kodzie binarnym, który po zdekodowaniu daje wskazanie wartości kątowej w postaci cyfrowej na wyświetlaczu. Połączenie elektronicznego teodolitu, małogabarytowego dalmierza światła fazowego i mikrokomputera w jedną integralną lub modułową konstrukcję umożliwiło stworzenie elektronicznego tachimetru – urządzenia umożliwiającego wykonywanie zarówno pomiarów kątowych, jak i liniowych z możliwością ich łączenia obróbka w terenie. Dokładność takich przyrządów waha się dla pomiarów kątowych od kilku sekund łukowych do 0,5", dla pomiarów liniowych - od (5mm + 5mm/km) do (2mm + 2mm/km), a zasięg dochodzi do 2...5 km . Na koniec jeszcze krótko wspomnijmy o postępie w pracach niwelacyjnych. Wprowadzenie technologii laserowej do geodezji doprowadziło w szczególności do opracowania metody niwelacji „płaszczyzny laserowej” (systemy Laserplane). Jasna czerwona wiązka pionowo umieszczonego lasera He-Ne pada na obracający się pryzmat, co powoduje rozciągnięcie wiązki w płaszczyźnie poziomej. Pozwala to na dokonanie odczytu z plamki świetlnej na szynie umieszczonej w dowolnym kierunku od lasera. Wskazanie fotoelektryczne zapewnia dokładność odczytu rzędu 1 mm. Metoda jest szybka i nie ogranicza liczby szyn, co jest wygodne w przypadku wielu badań na dużych wysokościach. W celu dokładnego poziomowania obecnie projektuje się poziomicę cyfrową, która działa na kodowanej szynie. Kod niesie ze sobą informację o wysokości dowolnego miejsca na szynie w stosunku do jego „zera”. Obraz przetwarzany jest na sygnał elektryczny, a podczas pracy na dwóch szynach automatycznie określany jest nadmiar pomiędzy punktami ich montażu. Wspomnijmy także o szerokim zastosowaniu lasera He-Ne w geodezji stosowanej, ze względu na fakt, że wiązka lasera jest fizycznie realizowaną i niemal idealnie prostą linią odniesienia w przestrzeni, względem której dokonywane są pomiary podczas precyzyjnego montażu urządzeń, budowa itp. W ciągu ostatnich 20 lat nastąpił nowy skok jakościowy w geotronice, który nazywany jest drugą rewolucją w pomiarach geodezyjnych. To tworzenie globalnych systemów nawigacji satelitarnej i geodezyjnej. Wdrażają zasadniczo nowe metody pomiarowe, które omówimy w drugiej części naszego artykułu. Pojawienie się globalnych systemów satelitarnych umożliwiło określenie współrzędnych w dowolnym miejscu na Ziemi w dowolnym momencie. Jednocześnie odwołuje się do referencyjnych skal czasu i dla poruszającego się obiektu wyznacza się jego wektor prędkości (prędkość i kierunek ruchu). Wszystko to razem wzięte jest często określane jako „pozycjonowanie satelitarne”. Obecnie na świecie działają dwa globalne systemy: amerykański GPS (Global Positioning System) i krajowy GLONASS (Globalny System Nawigacji Satelitarnej). Są to systemy typu odległościowego, które obliczają współrzędne odbiornika naziemnego na podstawie pomiarów odległości do poruszających się satelitów, których chwilowe współrzędne są znane w wyniku pracy kompleksu naziemnego. Położenie odbiornika uzyskuje się na przecięciu wszystkich zmierzonych odległości (przecięcie liniowe). W przeciwieństwie do naziemnego pomiaru odległości, gdzie sygnał pokonuje zmierzoną odległość dwukrotnie – w kierunku do przodu i do tyłu, systemy satelitarne wykorzystują metodę niezamówioną, polegającą na pojedynczym przejściu sygnału wzdłuż ścieżki. Sygnał emitowany jest z satelity i odbierany przez odbiornik naziemny, który określa czas propagacji τ. Odległość satelity od odbiornika p = vτ, gdzie v to średnia prędkość propagacji sygnału. Niech satelita wyemituje sygnał w chwili t0, a sygnał ten dotrze do odbiornika w chwili t0 + τ, a my musimy wyznaczyć m. Aby to zrobić, satelita i odbiornik muszą mieć zegary, które są ze sobą ściśle zsynchronizowane. Sygnał satelitarny zawiera znacznik czasu przesyłany co kilka sekund. Etykieta „zapisuje” moment jej odlotu z satelity, wyznaczany przez zegar satelity. Odbiornik „odczytuje” znacznik czasu i ustala moment jego nadejścia według swojego zegara. Różnica pomiędzy momentami, w których znacznik opuszcza satelitę i dociera do anteny odbiorczej, to pożądany odstęp czasu τ. W rzeczywistości synchronizacja zegara nie jest przestrzegana. Satelita ustala standardy częstotliwości (a tym samym czasu) ze względną niestabilnością 10-12...10-13. Nie da się mieć takich standardów w każdym odbiorniku, stawia się tam zwykłe zegary kwarcowe z niestabilnością rzędu 10-8. Pojawia się nieznana wartość Δh – różnica pomiędzy wskazaniami zegara satelity i odbiornika, co zniekształca wynik wyznaczania zasięgu. Z tego powodu zakresy uzyskane z pomiarów nazywane są pseudoodległościami. Jak określają współrzędne, opiszemy poniżej. Systemy GPS i GLONASS składają się z trzech sektorów (rys. 3).
Sektor kosmiczny to zbiór systemów satelitarnych, często określany jako „konstelacja” lub „konstelacja orbitalna”. Kompletna konstelacja składa się z 24 satelitów. W GPS są one zlokalizowane w sześciu płaszczyznach orbit obróconych o 60°, a w GLONASS – w trzech płaszczyznach o 120°. Prawie wszystkie orbity kołowe mają wysokość około 20 000 km, okres rewolucji wynosi blisko 12 godzin. Sektor dowodzenia i kontroli obejmuje stacje śledzenia, usługę dokładnego czasu, stację główną z centrum komputerowym oraz stacje pobierania informacji do satelitów. Stacje śledzące określają efemerydy (elementy orbit) satelitów i obliczają ich współrzędne. Informacje są przesyłane do satelitów przez stacje ładujące, a następnie przesyłane do odbiorników. Sektor użytkowników to odbiorniki satelitarne, których liczba nie jest ograniczona, oraz kompleks kamer do przetwarzania pomiarów („post-processing” wykonywany po obserwacjach terenowych). sygnał satelitarny. Sygnały są emitowane z satelity na dwóch częstotliwościach nośnych L1 i L2. Poddawane są kluczowaniu z przesunięciem fazowym (PM) – przesunięciu fazy nośnej o 180° w czasach określonych zakresowymi kodami binarnymi. Odwrócenie fazy odpowiada zmianie kodów z 0 na 1 lub z 1 na 0. Kody dalmierzowe to taka naprzemienność znaków (zer i jedynek), że nie da się w nich dostrzec żadnych wzorców, lecz po pewnych odstępach czasu są one okresowo powtarzane z dokładnością do każdego znaku. Takie procesy nazywane są sekwencjami pseudolosowymi (PRS) - tworzą kody pseudolosowe. Stosowane są dwa kody: jeden dla pomiarów „zgrubnych”, drugi dla pomiarów „dokładnych”. Mają znacząco różny okres powtarzania (czas trwania kodu). Tak więc w GPS zgrubny kod, zwany kodem C/A (od słów Coarse Aquisition - łatwo wykrywalny, publicznie dostępny), jest powtarzany co milisekundę, a czas trwania dokładnego kodu, nazywany kodem P (Precyzja - dokładnie) wynosi 266,4 dni. Całkowity czas trwania kodu P jest podzielony na cotygodniowe segmenty rozdzielone na wszystkie satelity systemu, tj. kod P każdego satelity zmienia się co tydzień. Chociaż kod C/A jest dostępny dla wszystkich użytkowników, kod P był pierwotnie przeznaczony tylko dla osób z autoryzowanym dostępem (głównie dla wojska USA). Teraz jednak odbiorniki niemal wszystkich użytkowników mają dostęp do kodu R. W systemie GLONASS sytuacja jest podobna, różnica dotyczy tylko nazw: kod przybliżony nazywany jest kodem ST (dokładność standardowa), a kod dokładny nazywany jest kodem BT (wysoka dokładność). Istnieje jednak zasadnicza różnica pomiędzy GPS i GLONASS, związana ze stosowaniem kodów. W GPS zarówno kod C/A, jak i kod P są różne dla każdego satelity o tych samych częstotliwościach nośnych L1 i L2, podczas gdy w GLONASS przeciwnie, kody ST i BT wszystkich satelitów są takie same, ale nośna częstotliwości są różne. Innymi słowy, GPS wykorzystuje separację kodów, podczas gdy GLONASS wykorzystuje separację częstotliwości sygnałów satelitarnych. Kod przybliżony jest manipulowany przez nośną L1, a kod dokładny jest manipulowany zarówno przez nośne L1, jak i L2. Sygnał satelitarny „osadza” także wszystkie informacje przesyłane z satelity, tworząc komunikat nawigacyjny – znaczniki czasu, dane o efemerydach satelity, różne wartości korekcyjne, almanachy (zbiór danych o położeniu każdego z satelitów systemu i stan jego „zdrowia”) itp. Jest on także konwertowany do kodu binarnego, którym manipulują obaj przewoźnicy. Częstotliwość symboli komunikatu nawigacyjnego wynosi 50 Hz. Ogólny schemat tworzenia sygnału satelitarnego w GPS pokazano na ryc. 4.
Nowoczesne odbiorniki satelitarne mogą pracować w dwóch głównych trybach, zwanych pomiarami kodowymi i fazowymi. Pomiary kodowe nazywane są również bezwzględnymi, ponieważ umożliwiają bezpośrednie określenie współrzędnych punktów X, Y, Z w geocentrycznym (tj. Z początkiem w środku masy Ziemi) prostokątnym układzie współrzędnych oraz trybem kodowania pomiarów nazywa się nawigacją. W pomiarach kodowych wyznaczany jest czas propagacji sygnału PM z satelity do odbiornika, z uwzględnieniem opóźnienia w atmosferze i względnej korekcji zegara Δtch. Pomiary przeprowadza się metodą korelacyjną. W odbiorniku powstaje dokładnie taki sam PSS jak na satelicie. Ten kod lokalny i sygnał odebrany z satelity są podawane do korelatora, który odwraca fazę sygnału o 180°, gdy zmieniają się symbole kodu lokalnego. Opóźnienie kodu lokalnego względem satelity jest zmuszone zmieniać się, aż kody będą całkowicie zgodne. W tym momencie manipulacja zostaje usunięta na wyjściu korelatora, a moc sygnału gwałtownie wzrasta (co odpowiada maksimum funkcji korelacji). Wymagane opóźnienie odpowiada czasowi propagacji sygnału. W ten sposób opóźnienie można zmierzyć jedynie w obrębie czasu trwania kodu (okresu jego powtarzania), który dla kodu zgrubnego wynosi 1 ms. Interesujący nas czas propagacji tr jest znacznie dłuższy. W ciągu 1 ms fala radiowa pokonuje 300 km, a liczbę pełnych milisekund w czasie propagacji określa się na podstawie przybliżonej wartości odległości, którą należy znać z dokładnością do 150 km. Przy zastosowaniu dokładnego kodu problem ten nie występuje, gdyż jego czas trwania jest większy niż czas propagacji τр. Po wyznaczeniu τр i pomnożeniu go przez prędkość światła w próżni otrzymuje się pseudoodległość Р, powiązaną z zasięgiem geometrycznym р zależnością Р = р + cΔtaтм + cΔtch, gdzie cΔtaтм jest opóźnieniem sygnału w atmosferze (które można obliczyć wyznaczane z różnym stopniem dokładności); c jest prędkością światła w próżni. W tym stosunku niewiadomymi są p i Δtch. Jednak odległość geometryczną p między satelitą a odbiornikiem można wyrazić w postaci ich współrzędnych. Ponieważ współrzędne satelity są znane z komunikatu nawigacyjnego, p zawiera trzy nieznane współrzędne odbiornika X, Y, Z, a równanie P faktycznie zawiera cztery niewiadome - X, Y, Z i At, . Mierząc jednocześnie do czterech satelitów, uzyskuje się układ czterech równań z czterema niewiadomymi, z którego rozwiązania wyznaczane są pożądane współrzędne odbiornika. Jednoczesność jest konieczna dla utrzymania stałości wartości Δtch. Dokładność pomiarów kodu znacznie zwiększa się poprzez zastosowanie metody różnicowej wykorzystującej dwa odbiorniki, z których jeden (bazowy) jest zainstalowany w punkcie o znanych współrzędnych i pracuje w sposób ciągły w kodzie P. Zmierzone przez niego pseudoodległości porównywane są z „referencyjnymi” obliczonymi ze współrzędnych. Powstałe różnice lub poprawki różnicowe są przesyłane do łazika w celu skorygowania pomiarów. Metoda różnicowa daje dokładność do kilku decymetrów. Pomiary fazowe wykonywane są dwoma odbiornikami i są pomiarami względnymi, w których określane są nie współrzędne samych odbiorników, ale różnice ich współrzędnych o tej samej nazwie. Tryb pomiaru fazy nazywany jest geodezyjnym, ponieważ zapewnia znacznie większą dokładność niż tryb nawigacji z pomiarem kodowym. W tym przypadku nie mierzy się czasu propagacji sygnału z satelity do odbiornika, ale przesunięcie fazowe oscylacji częstotliwości nośnej w tym czasie. Jednak z pomiarów nie można uzyskać całkowitego przesunięcia fazowego φSR = 2 N + Δφ, „postępującego” w odległości od satelity S do odbiornika R, a jedynie jego część ułamkową Δφ, mniejszą niż 2π. Nieznana liczba pełnych cykli fazowych N to liczba całkowitych długości fal mieszczących się w odległości od satelity do odbiornika. Ponieważ odległość jest duża (20 000 km), a długość fali mała (20 cm), N jest rzędu 100 milionów i należy je dokładnie wyznaczyć: błąd na jednostkę spowoduje błąd w zakresie 20 cm. do rozwiązania tego problemu opracowano, w których główną rolę odgrywa matematyczne przetwarzanie wyników pomiarów, realizowane przez oprogramowanie. Z pomiarów fazowych uzyskuje się pseudoodległości fazowe, w których wartość Δtch ma nieco inną interpretację. Jeżeli podczas pomiarów kodowych odzwierciedla to brak synchronizacji zegarów satelity i odbiornika, to podczas pomiarów fazowych jest konsekwencją niesynchronicznych oscylacji oscylatorów odniesienia satelity i odbiornika, co oznaczamy przez bf. Oczywiście Δtch i δφ są ze sobą sztywno powiązane: δφ = 2πf ·Δtch. Aby wykluczyć δφ wystarczy wykonać pomiary na dwóch satelitach. Wartość δφ można przedstawić jako δφS – δφR (tj. różnicę pomiędzy początkowymi fazami oscylacji generatorów na satelicie i w odbiorniku). Jeżeli jednocześnie obserwuje się jednego satelitę za pomocą dwóch oddalonych od siebie odbiorników, różnica pomiędzy wynikami wyklucza wartość δφS dla obserwowanego satelity. Jeżeli ci sami odbiorniki obserwują drugiego satelitę, różnica nie uwzględnia wartości δφS dla tego drugiego satelity. Jeżeli teraz uzupełnimy różnicę różnic – tzw. drugą różnicę, to wykluczymy wartość δφR dla obu odbiorników. Druga metoda różnicowa jest główną metodą w przypadku precyzyjnych pomiarów geodezyjnych. Druga fazowa różnica pseudoodległości zawiera współrzędne dwóch satelitów 1 i 2 oraz dwóch odbiorników A i B. Oznaczmy ją jako P12 . Wykonując pomiary pseudoodległości fazowych do czterech satelitów w punktach A i B, możemy ułożyć trzy niezależne równania: dla P12, P13 i P14, w których trzy różnice tych samych współrzędnych punktów A i B będą pełnić rolę niewiadomych: (ХА - ХB), (YА - YB), (ZA - ZB). Rozwiązanie takiego układu równań pozwala wyznaczyć długość podstawy AB, a jeśli jeden z odbiorników zostanie umieszczony w punkcie o znanych współrzędnych (co też się dzieje), to współrzędne drugiego punktu można łatwo wyznaczyć wynika z uzyskanych różnic. Aby dokonać pomiarów fazowych na częstotliwościach nośnych, należy uwolnić je od modulacji kodowej. Osiąga się to poprzez podniesienie do kwadratu sygnału pochodzącego z satelity (mnożenie przez siebie), w wyniku czego zmiana fazy o 180° zamienia się w zmianę o 360°, czyli usuwane jest kluczowanie fazowe i przywracana jest nośna (przy dwukrotnie większej częstotliwości) . Pomiary faz zapewniają dokładność co do centymetra, a w niektórych przypadkach nawet na poziomie milimetra. Zakres artykułu nie pozwala na podkreślenie wielu interesujących szczegółów, mamy jednak nadzieję, że czytelnik otrzymał ogólne pojęcie o osiągnięciach nowej współczesnej nauki – geotroniki. Autor: A.N. Golubev, doc. technologia nauki, prof. Moskiewski Państwowy Uniwersytet Geodezji i Kartografii
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Odkryto ślady zderzenia dwóch superziem ▪ Duńskie farmy wiatrowe zaspokoją potrzeby Wielkiej Brytanii ▪ APED3820PBC Niebieska dioda LED ▪ Bezprzewodowe ładowanie pojazdów elektrycznych Toyoty
▪ Sekcja telefoniczna witryny. Wybór artykułów ▪ artykuł Podstawy pracy socjalnej. Kołyska ▪ artykuł szklarz. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Generator na fotorezystorze. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Zmiana układu kart. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Trudno wymienić obszar działalności człowieka, który nie przeniknąłby osiągnięć współczesnej elektroniki radiowej. Nie pozostawiono na boku jednej z najstarszych nauk - geodezji, nauki o „pomiarze Ziemi”.
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony