Способ определения расстояния с коррекцией влияния атмосферы Советский патент 1993 года по МПК G01C3/00 G01C3/08 

Изобретение относится к атмосферной оптике, а точнее к электронным измерениям расстояний в воздухе, и может быть использовано в геодезии, геодинамике.

Целью изобретения является повышение точности определения расстояния.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения расстояния с коррекцией влияния атмосферы, включающем многократное измерение предварительных значений расстояния путем посылки и приема модулированных электромагнитных колебаний, одновременное измерение зенитных расстояний Z высокоточным углеродом и метеорологических параметров в пункте посылки модулированных электромагнитных колебаний, и обработку результатов измерений с нахождением значения расстояния Lo с учетом средних, за период

измерений, значений предварительного расстояния вычисленного, с использованием измеренных метеорологических параметров, индекса преломления N, одновременно с измерением предварительных значений расстояния дополнительно определяют высотный температурный градиент уг, измерения осуществляют во время измерения средних значений измеряемых параметров, а при обработке результатов измерений определяют коэффициенты регрессии KLZ, Kz ут, KNZ соответствующих параметров и находят Lo из выражения: . LO L+KLZ К2 ут- yrHtN + KNzKzn

TZ. л п О L t т/i

хутК,0

(1)

где

1}

уг ут- ут - среднее значение температурного градиента за период измерений;

v| Ю vj О 00 00

W

20

уа- адиабатический градиент температуры, равный - 0,0098°/м.

Основой заявляемого Способа является использование связи между характеристиками атмосферы, определяемыми показате- 5 лем преломления воздуха п (или индексом преломления N (п - 1}-ТО6) или его градиентом и характеристиками, обусловлен ны-. ми высотным градиентом п или N - ciN/dH.

В заявляемом способе -между N и зе- нитным расстоянием Z, между дальностью L и 2, а также между Z и ут- температурным градиентом. Фактически функции взаимной

корреляции RNZ Рмг , RIZ Ru-, RZ У т R/y T г- аномальная составляющая угла рефракции, 15

определяемого градиентом ут. Использован также тот факт, что в момент наступления изо- термии или в условиях, соответствующих это- . му Моменту, когда ут- уа, индекс преломления практически одинаков для всех точек трассы. Однако в отличие от известных способов, в заявляемом не требуетсяпоиск указанного момента.

Известен способ, при котором расстояние определяют в моменты времени, соот- 25 ветствующие моменту наступления изртермии. ..

Однако этот способ не предполагает измерение параметров как по заявляемому способу, способствующих повышению точ- .30 н;ос:ти. .- ; х .; . -. -. -.

Кроме того, заявляемый способ не обязательно реализовать в момент изотермии. а в любое вЬемя, поркольку при этом воз; (можно/определение LU, . No на возмож- 5 ный Момент-в условиях средних значений етерпЭраметров, что расширяет диапазон (применения способа.

Сущность способа поясняется чертежом, на котором приведена схема измере- н ия. -.: ;..-,... ..; ;: .; . ;

Способ осуществляют следующим образом. ;. :- ; ; . . :-. .

v В исходном пункте А устанавливают дальномер 1 и высокоточный угломер или теодолит (на Чертеже не показан), а в другом пункте - Отражатель 2. В пункте А располагают также метеорологические датчики (на чертеже нё.п6казаны}для измерения температуры Т, давления Р и влажности е.$®

Согласно спбсобу,;в исходном пункте Измеряют одновременно расстояния Ц. зенитные расстояния 2|, метеопараметры: температуру воздуха Tt. давление PI, влажностьei. 6 исходном же пункте измеряют температурный Градиент yrj с помощью, например, электронных температурных датчиков, располагаемых на различной вы- соте - - ;.; .:-.-; .- ..

0

5

.

Таким образом, за время t получают ряды параметров Z(t), yr(t), N(t), причем индексы преломления NJ определяют, например, по формуле Барелла-Сирсэ Тс Pi ... ei

. Ni NC7

+ К

:р ТТТ1ЧтТ- .

где ,Nc - индекс преломления воздуха при стандартных значениях Тс, Рс.

К - коэффициент, зависящий от длины волны, - .

После этого осуществляют корреляционную обработку полученных рядов и находят коэффициенты регрессии KLZ, Kz ут, KNZ, средние знамения t, M, Используя основное соотношение (1), определяют искомое значение расстояния, скорректированное на влияние атмосферы.

Если вычисляется непосредственно индекс преломления для длины волны дальномера, то формула для расчета дальности имеет вид;

U U Nu

10 е +

13

г1

О)

гяе

-т- ., -/

О

U.L-KLZ

Lu N-KN2r J - (4) где L0 Nu - значения параметров на гипо- техническйи момент изотермии, поскольку г ги-г; FU 264,12 РТ L - угол рефракции, соответствующий адиабатическому градиенту температуры у а -0,0098 °/М.

Из формул (2) и (3). (4) получают формулу

Ш. .- , .;. .;

Если же индекс преломления вычисляют не для длины волны дальномера, то формула для метеорологической поправки в расстояние будет иметь вид

U-(No-No) 10 6L,(5). а для искомого расстояния справедливо соотношение

LO LH + U.(6)

8 апреле 1989 г. были выполнены измерения по заявляемому способу на линейном базисе длиной U 999,72047 м. Измерения выполнялись дальномером Гамма, зенитные расстояния Z-теодолитомTheo010, ут

- температурные градиенты - электронными термометрами.

В результате проведенных измерений были получены следующие величины параметров:

г - 22. 8 Д - 1000,0018,,N 282,55 7т

-0.61 °/М....

(89°41) KLZ - -2.032,KNz - - 0,417,Kyrz

.-10,5t1;r- Kz /T ,1

Значение скорректированной дальности равно

U Lu(Nu-10 6 + 1JT1 999.72066 м,

т.е. расхождение с истинным значением составило лишь 1,9 , что по крайней мере в 5 раз точнее известных способов, у которых точность достигает , Следует отметить, что точность соответствует приблизительно точности угловых измерений 1-2, что вполне достижимо.

Формула изобретения Способ определения расстояния с коррекцией влияния атмосферы, включающий многократное измерение в течение измеренного периода времени предварительных значений расстояния путем посылки и приема модулированных электромагнитных колебаний, одновременное измерение зенитных расстояний Z высокоточным угломером и метеорологических параметров в пункте посылки модулированных электромагнитных колебаний и обработку результатов измерений с нахождением значения расстояния LO с учетом средних за период

измерений предварительного расстояния L и вычисленного с использованием измеренных метеорологических параметров, индекс преломления N, о т л и чаю щи и с я тем,

что, с целью повышения точности, одновременно с измерением предварительных значений расстояния дополнительно определяют высотный температурный градиент y-f, измерения осуществляют в течение периода времени, равного 0,5-3,0 ч, а при обработке результатов измерений определяют коэффициенты регрессии KLZ, Kz ут, KNZ соответствующих параметров и находят LO из выражения,

Lo - ГС + KLZ Kzy т ут KtN + KNZ Kz угу 10 V

+ ./

где ут-У а;

ут - среднее значение температурного градиента за период измерений;

уз-адиабатический градиент температуры.

Изобретение относится к электронным измерениям расстояний в воздухе vi может быть использовано в атмосферной оптике. Сущность изобретения: с целью повышения точности определения расстояний одновременно с измерением предварительных значений расстояний и метеорологических параметров измеряют высотный температурный градиент .уг за время длинноперио- дических колебаний параметров, равное 0,5-3,Оч, а рлсстояние одределяют из выр.а-, жения Lo FL + KtzKzj/r уг + KNzKz ут + 1} , гдеТ.М - среднее значение предварительного расстояния и вычисленного индекса преломления, KLZ, Kz у т, KNZ - коэффициенты регрессии соответствующих параметров, yV ут - уь , - среднее значение температурного градиента, уа -0,0098°/м - адиабатический градиент температуры. 1 ил. ел С