Лазерний метод спостереження

Суть лазерних методів базується на тому. Що за допомогою лазерного променя, відбивача який встановлений на супутнику і високоточного годинника, що входить в комплект, вимірювальної апаратури можна визначити відстань до супутника.

Основне рівняння лазерного методу

, (2.49)

де с – шв св, – час за який св промінь проходить подвійну відстань, – похибки відстані за рахунок впливу атмосферних факторів, – похибки відстані за рахунок впливу похибок апаратури.

Для того, щоб зменшити ці похибки добиваються того, щоб лазерні імпульси були більш потужними і як можна коротшими. В сучасних лазерних приладах св імпульс триває 1-10нсек, а потужність 5-500 МВт. В лазерних приладах використовують системи виміру часу, які дозволяють фіксувати час з похибкою 0,001 –0,0001сек

15. Допплерівські методи спостереження

Допплерівські методи відносять до радіотехнічних методів спостережень. Їх суть базується на використанні ефекту доплера. Цей ефект полягає в тому, що для двох об’єктів, що рухаються один відносно одного частота випромінювання сигналу і частота прийняття сигналу будуть відрізнятись між собою за рахунок швидкості руху об’єктів.

Для реалізації допплерівських методів спостереження необхідно мати генератор частоти, який випромінює електро-магнітні коливання і приймач який буде приймати ці імпульси. Розрізняють два види допплерівських спостережень: запитові і без запитові.

Метод називають запитовим, якщо вся апаратура, що випромінює і приймає електро-магнітний імпульс знаходиться в точці спостереження на земній поверхні, а на супутнику розміщубться тільки ретранслятори.

Без запитові методи – це такі методи коли на супутниках пристрої, що випромінюють електро-магнітні коливання певної частоти. А на точці спостереження прилади, що приймають ці коливання. В даний час найбільше розповсюдження отримали без запитові методи.

Встановимо, що між частотою приймання сигналу f₂ і частотою сигналу, що випромінюється f₁ залежність буде така:

, (2.50)

де с – шв розповсюдження світла, V – лінійна швидкість супутника по орбіті, V_r – радіальна швидкість супутника.

Представимо розкладом в ряд, перемножимо і отримаємо:

, (2.51)

Різницю частот визначають шляхом порівняння прийнятої частоти сигналу з так званою опорною частотою.

Для визначають кількість імпульсів за певний проміжок часу, тоді

, (2.52)

Відомі формули, які дозволяють виразити радіальну швидкість супутника через координати пунктів і використати V_r для визначення координат або точки земної поверхні або супутника.

Формула (2.52) лежить в основі диференціального методу допплерівських спостережень.

Якщо позначити , то на основі (2.52)

, (2.51)

Формула (2,53) дозволяє визначити різницю відстаней до супутника в точці його спостереження. Формула (2,53) лежить в основі інтегрального методу допплерівських спостережень.

17. Точність визначення напрямку на супутник і напрямку хорди.

Вихідними координатами є екваторіальні координати супутника . Позначимо похибки , де . Знаючи похибки координат супутника на момент спостереження можна визначити похибку напрямку на супутник з т спостережень.

, (2.54)

За величиною і відстанню до супутника можна визначити похибку місцеположення в просторі:

, (2.55)

Одним з елементів, що визначаються в космічній геодезії є напрямок хорди, що з’єднує точки спостереження на земній поверхні.

Нехфц методами синхронних спостережень з т Q₁, Q₂ земної поверхні спостерігають супутник в т С₁, С₂

φ – кути засічок супутника з відповідних точок земної поверхні.

λ – кут між площинами синхронізації.

Похибка хорди буде дорівнювати:

, (2.56)

r – середня відстань до супутника, D – відстань між точками спостереження на земній поверхні.

18. Точність визначення положення пункту.

, (2.57)

, (2.58)

Якщо положення супутника чи точки на земній поверхні за координатами супутника визначається лазерним методом, то похибка

, (2.59)

– похибка визначення відстані лазерним методом, α – кут утворений напрямком на першу точку спостереження і площиною, що утворюють точки на земній поверхні (дві інші)

19. Метод локації місяця

Творення потужних лазерів дозволило лазерним методом визначити відстані на тільки до близьких точок, але й до віддалених точок космічного простору.

В 60 – 70 рр 20 ст. на поверхню місяця було доставлено призмові відбивачі, що дало можливість з високою точністю з допомогою лазерної установки визначати відстань до місяця.

Знайдемо за теоремою косинусів з ΔMSO відстань

Розкладемо в ряд

, (2.60)

В трикутнику ΔMPK: PK=90-δ, MP=90-Ф

З трикутника ΔMPK за теоремою косинусів визначимо

Підставимо в (2.60)

, (2.61)

Спроектуймо т М на вісь обертання землі. Позначимо ММ₀=R_Ф, звідси

З Δ ММ₀О:

Позначимо М₀О через z

, (2.62)

Рівняння (2.62) називають основне рівняння методу локації місяця

Треба скласти мінімум три рівняння виду (2.62). Дослідженнями встановлено, що найбільш доцільними методами спостереження місяця є метод його спостереження на симетричних l відносно меридіана т спостережень. При таких спостереженнях можна класти три рівняння виду (2.62), що дозволяє визначити три невідомі . Ці невідомі мають важливе значення для дослідження динаміки землі. Так величина характеризує відстань від точки спостережень до осі обертання Землі. Визначаючи цю віддаль періодично можна досліджувати положення миттєвої осі обертання Землі і рух полюсів землі. За величинами можна визначити положення центра мас Землі і момент інерції Землі, таким чином метод локації місяця дозволяє досліджувати характеристики Землі як планети.

Нехай маємо дві станції на земній поверхні, що знаходяться на одній і тій же паралелі, які проводять синхронні спостереження місяця і знаходять .

З ΔМ₁М₀М₂ знайдемо:

, (2.63)

Перманентні (регулярні) зі станцій розміщених на одній паралелі але на різних континентах дозволяє за результатами локації місяця визначити відстань між станціями. За зміною відстані можна досліджувати рух тектонічних плит.

20 Метод довгобазисної рідіоінтерференції.

В 70-х рр. 20 ст астрономи відкрили зірки, які мають надзвичайно потужне електро магнітне випромінювання. Ці зірки дістали назву квазарів. На початку 70-х рр. астроном Марченко запропонував метод довгобазисної рідіоінтерференції, що дозволяє за спостереженнями квазара отримати дані для дослідження динаміки землі. Для реалізації цього методу потрібно мати потужні радіотелескопи з діаметром 30м, високоточні і потужні магнітофони для запису електро магнітних сигналів, високоточні атомні годинники, потужні ЕОМ.

Суть методу.

Якщо зафіксувати різницю часу приходу одного і того самого електро-магнітного імпульсу на антену, то відстань

Якщо відомий напрямок на квазар, то

, (2.64)

(2.64) – формула методу. З формули (2.64) бачимо, що відстань між точками земної поверхні може бути визначена за результатами спостережень квазарів. Якщо точка спостережень знаходиться на різних тектонічних плитах, то зміна відстані буде свідчити про рух тектонічних плит, а відповідно про динаміку земної кори і фігури землі в цілому

16. Метод геодезичного знімання за допомогою GPS

Система ProMark 2 розроблена для проведення GPS знімання в 3 режимах: статичному, кінематичному і stop-and-go.

В статичному режимі GPS приймачі одночасно збирають необроблені супутникові дані, знаходячись нерухомо в точках прийому. Тривалість збору даних залежить від відстані між приймачами, геометрії та кількості супутників, наявності перешкод в пункті прийому. Після завершення спостережень всі приймачі, окрім одного, переміщуються на нові пункти і після цього вся інформація завантажується в комп’ютер де і обробляється. В процесі обробки обчислюються просторові вектори і координати пунктів. Цей метод є найточнішим.

В методі stop-and-go приймачі одночасно збирають необроблені супутникові дані як під час спостереження на пунктах так і під час руху між ними. Під час всієї зйомки один приймач знаходиться на базовій точці з відомими координатами. Тривалість спостережень на пунктах значно коротша, ніж при статичному режимі але точність менша. В кінематичному режимі один із приймачів є базовим і весь час знаходиться на точці з відомими координатами, а інші безперервно рухаються для визначення місцеположення лінійних об’єктів.

При проектуванні мережі слід враховувати наступні принципи:

1)мережа повинна складатись із замкнених полігонів по можливості ізометричної форми

2)включати в спостереження всі короткі вектори, кількість точок в окремих полігонах не повинна перевищувати10. новостворену GPS мережу слід прив’язати до щонайменше 3 планових пунктів і 4 висотних.

При виборі точок слід брати до уваги наступні фактори:

1)наявність перешкод для поширення сигналу від супутника (дерева, будинки, ЛЕП)

2)відсутність відбиваючих поверхонь навколо пункту (металевих споруд, водних поверхонь)

3)відсутність електричних пристроїв поблизу

Для оцінки якості розташування супутників і затрат часу на вимірювання використовується значення коефіцієнту зниження точності PDOP, який показує степінь зниження точності вимірювання просторових координат, обумовлену геометрією супутників і наявністю перешкод. PDOP<=6

Дата добавления: 2014-01-11