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控制测量学课件第6讲分析.ppt 35页
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4.9.5电磁波测距成果化算示例3.d2→d3改正可积分解为两步,第一步将d2改算为p1和p2沿法线下量（H2-H1)所得点的连线d6，称为倾斜改正，第二步将d6改算到d3,称为海水面改正。短边算例前两步改正不属于归算，第三步标题为海水面改正，实际上使用公式（4－165）是一步法公式d1→d4。顾及到（d1→d2、d3→d4）非常小，事实只上是包含倾斜和海水面改正两项，4.10光波测距的误差来源及精度估计相位式测距的基本公式为将其线性化并根据误差传播定律得测距误差：或者：（4－185）（4－187）（4－186）4.10光波测距的误差来源及精度估计式（4－187）中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距离成比例的，称为“比例误差”；另一些误差影响与距离长短无关。称为“固定误差”。测距仪精度即是以固定误差和比例误差表达的，其一般形式为：式中A是固定误差，单位是mm；B是比例误差，单位是ppm,D是测距长度，单位是km。（4－189）4.11微波测距概要微波测距仪使用的测距信号是微波,其优点是测程远、对气象条件要求低、抗干扰性能强、不需精确照准，缺点是精度较低。微波测距仪不使用反射棱镜，而是采用两台接收机分别置于测线两端。测量工程中使用微波测距仪较少，微波测距仪较多地用于军事目的。4.12多波测距的理论基础阐述利用不同载波通过同样路径的差异，精确求解大气折射改正数的原理，在GPS测量中就应用到这项技术。控制测量学第6讲第4章电磁波测距仪及其距离测量ABD4.1光电测距原理测定光波在AB之间传播的时间t，根据光波在大气中的传播速度c，计算距离D：图4.1（4-9）4.2.1按测程分类1.短程光电测距仪：测程在3km以内;2.中程光电测距仪：测程在3～15km左右;3.远程激光测距仪：测程在15km以上。4.2.2按测距信号分类1.激光测距仪:主要用于中长程测距仪；2.红外测距仪:用于中短程测距仪；3.微波测距仪:用于长程测距仪.4.2电磁波测距仪分类4.2电磁波测距仪分类4.2.3按测距原理分类1.脉冲法测距：直接测定电磁波信号传播时间,较多地应用于激光雷达、微波雷达等远距离测距上。2.相位法测距:通过测量光信号往返传播过程中所产生的相位差，间接的测定电磁波信号传播时间，多用于精密测距。4.3脉冲法测距基本原理及应用测距仪中脉冲发生器发射一束光脉冲，其中一部分作为参考脉冲直接由仪器内部进入接收光电器件；其余光脉冲信号经过照准目标反射镜反射，作为回波脉冲也进入接收光电器件。测量参考脉冲同反射脉冲相继到达接受光电器件的时间相隔t，即可求出距离测量d。测量时间间隔的原理是:①.时标脉冲振荡器不断地产生时间间隔相同的脉冲信号；②.测距瞬间参考脉冲打开电子门，使时标脉冲进入时标脉冲计数系统；③.测距仪接收到回波脉冲信号，关闭电子门，时标脉冲计数系统停止计数；④.计数器统计的时标脉冲数乘以一个时标脉冲间隔电磁波传播距离，就是所测距离的二倍。4.3脉冲法测距基本原理及应用计数显示电子门时标脉冲触发器脉冲发射脉冲接收反射器DBA图4.24.3脉冲法测距基本原理及应用脉冲式测距直接测量信号传播时间，由于电磁波信号以光速传播，设测量精度要求达到1cm，则时间间隔测量精度就要达到秒。这是很困难的，因而脉冲法测距主要用于中长距离测距。由于GPS技术成为控制测量的首选技术手段，中长距离测距仪应用价值已经不大，载波相位法因为测距精度高，成为测量仪器采用的主要测距方法。基于上述原因，4.3小节不作要求。4.4相位法测距基本原理及应用实质:利用测定光波在传播过程中的相位移φ,间接测定传播时间,实现距离的测量。图4.34.4相位法测距基本原理及应用相位式测距仪是通过测相电路测定调制光往返传播产生的相位差，乘以一个完整的相位对应的波长，求得待测距离。相位式测距仪的基本工作原理可用图4.3来说明。由光源发出的光经过调制器后，成为光强随高频信号变化的调制光射向反射棱镜，经反射棱镜反射回来被接收器接收。由于电磁波中一点的相位在传播过程中保持不变，所以通过相位计将反射信号的相位与光源处连续变化的相位比较，就可测定调制光由发射到接受这段时间内光源处的相位变化值。由图4.3可见，调制光全程的相位变化值为：(4-17)式(4-17)中，N为相位变化值中的整周期数是不足一周的小数部分。设λ为调制光的波长，则所测距离为式（4-18）称为相位法测距的基本公式，这种测距方法实际上相当于用一把长度为λ／2的尺子来丈量所测距离。这一“尺子”称为测尺，令u=λ／2，则u称为尺长。4.4相位法测距基本原理及应用(4-18)4.4相位法测距基本原理及应用在相位式测距仪中，相位计只能测定?N，而不能测得N，因此距离d具有多值性而不能确定。为了测定距离，可以选择较长的测尺，即选择较低的调制频率。根据u
正在加载中，请稍后...．什么叫隧道（洞）贯通误差？什么叫贯通误
差影响值？
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理是什么？有哪些方法？
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几何量电子传感测量微波伪码测距微波伪码测距即以伪随机码对微波进行调制，通过接收机测量伪随机码的时间延迟进而获得距离的测量方法。典型应用就是GPS。GPS系统的组成空间部分24颗卫星（21+3）6个轨道平面55o轨道倾角20200km轨道高度（地面高度）12小时（恒星时）轨道周期5个多小时出现在地平线以上（每颗星）地面控制部分一个主控站：科罗拉多?斯必灵司三个注入站：阿松森（Ascencion)
迭哥?伽西亚(DiegoGarcia)
卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷（Hawaii)用户部分通用接收机（定位型）：GPS信号GPS卫星信号采用伪随机码扩频技术将卫星导航电文（基带信号，D码）经伪随机码扩频技术成为组合码，再对L频段的载波进行正交调制（BPSK调制）。作用：提高系统导航定位精度，使系统具有很高的抗电子干扰能力和极强的保密能力。伪距：pseudorange，接收机到GPS卫星之间的距离。GPS卫星播发的信号一、伪随机码PRNC：PseudoRandomNoiseCode（1）二进制随机序列：。。。。。特点：非周期性序列，不能预先确定，不能复制。C/A码和P码GPS定位系统采用码分多址技术（CDMA），给不同卫星指配不同结构的伪随机码。CDMA:CodeDivisionMultipleAccess1、伪随机码技术（PRN技术）作用：（1）识别不同卫星，捕获卫星信号（CDMA）（2）测定伪距（C/A码和P码）（3）传递导航电文（D码）（4）提高抗干扰能力（PRN技术）GPS定位系统通常采用两种伪随机码：C/A码和P码C/A码：粗码，CoarseAcquisitionCode（1）定义：用于分址、搜捕卫星信号、粗测距，具有一定抗干扰能力，并提供民用的明码。（2）特性频率：f1=1.023MHZ数码率：Vu=1.023Mbit/s码元宽度：tu=1/f1=0.97752μs(相当于293.1m)码长：Nu=210-1=1023bit（两个10级反馈移位寄存器组合产生）周期：Tu=Nutu=52μs=1ms搜索时间：1023bit/（50bit/s）=20.5s(50bit/s搜索速率)测量精度：29.3~2.93m（取误差为1/10~1/100）P码：精码，PreciseCode（1）定义：用于分址、通过C/A码获取卫星信号，精密测距，具有较强抗干扰能力，提供特许用户使用的受控密码。（2）特性频率：f1=10.23MHZ数码率：Vu=10.23Mbit/s码元宽度：tu=1/f1=0.097752μs(相当于29.3m)码长：Nu=2.35×1014bit（两组12级反馈移位寄存器组合产生）周期：Tu=Nutu=2.35×752μs=266.4d实用上P码被分成38部分，每部分周期约7d，码长为6.19×1012bit搜索时间：6.19×1012bit/（50bit/s）=1.4×106d(50bit/s搜索速率)测量精度：2.93~0.293m（取误差为1/10~1/100）GPS卫星信号构成基准频率：F=10.23MHZ，fundamentalfrequencyＤ码：f=50HZ（低频信号）C/A码：tu=1/f1=0.97752μs，相当于293.1mP码（Y码）：tu=1/f1=0.097752μs，相当于29.3mL1载波：f1=154F=1575.42MHZ，λ1=19.03cmL2载波：f2=120F=1227.60MHZ，λ2=24.42cmGPS载波信号生成：卫星信号的调制分为二级调制第一级是导航电文调制到测距随机码：采用二进制编码序列“模二和”算法，调制结果是把数据码(导航电文)从50Hz扩展到1.023MHz(对于C/A码)，从而在接收信号时，采用CDMA原理，可大大提高获取数据码的信噪比，提高比率为：1.023MHz/50Hz=20460。第二级是测距码调制到载波：采用二进制信号“波形相乘”的算法，将导航电文与测距码合成后的二进制码调制到载波上，这实现了第二次扩频，把测距码（C/A）从1.023MHz扩展到1575.42MHz（L1），在接收机接收GPS信号时，同样根据CDMA原理，可以提高C/A码的信噪比，比率为1575.42MHz/1.023MHz=1540。正是利用扩频原理，接收机在弱信号情况下(-160dBw，瓦分贝，弱于噪声)可以正确捕获信号，并且抗干扰性好。关于载波调制L1、L2载波信号GPS卫星信号GPS卫星的导航电文一、导航电文（D码）：NavigationMessage用于确定卫星瞬间位置的信息，可以分为三类：1）卫星历书(Alman
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