|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Geotronics: điện tử trong trắc địa. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu
Các phép đo trắc địa trên bề mặt trái đất giải quyết nhiều vấn đề. Trước hết, đây là việc tạo ra các bản đồ có tỷ lệ khác nhau. Nhưng không chỉ: trắc địa, cùng với thiên văn học, trọng lực học (khoa học đo gia tốc trọng trường), địa vật lý và các ngành khoa học Trái đất khác, cho phép bạn xác định các thông số hình học và địa vật lý của hành tinh, nghiên cứu các biến thể về tốc độ quay của nó, đưa vào tính toán sự chuyển động của các cực, nghiên cứu sự biến dạng của vỏ trái đất và thực hiện kiểm soát chính xác các cấu trúc kỹ thuật. Trắc địa biển, trắc địa ứng dụng, trắc địa không gian (vệ tinh), v.v., đã nổi lên như những lĩnh vực riêng biệt, nhưng trong mọi trường hợp, bản thân các phép đo trắc địa được rút gọn để chỉ xác định ba đại lượng hình học: khoảng cách, góc và độ cao (sự khác biệt về độ cao của điểm) . Bản thân các đại lượng này có thể hữu ích, đặc biệt là trong trắc địa ứng dụng (tại các công trường xây dựng, khi đánh dấu địa hình), nhưng quan trọng nhất, chúng cho phép bạn tính toán tọa độ của các điểm được xác định. Các tọa độ không chỉ được các nhà khảo sát quan tâm - chúng cần thiết cho các thủy thủ, phi công, quân đội, thành viên của các cuộc thám hiểm khác nhau, v.v. Nếu quay lại nửa thế kỷ trước, chúng ta sẽ tìm thấy bức tranh sau. Khoảng cách được đo bằng băng thép dài 20 mét, lần lượt đặt chúng trên mặt đất dọc theo đường đo và để đo chính xác - bằng dây invar 24 mét treo lơ lửng. (Đó là công việc cực kỳ tốn thời gian!) Để đo nhanh, người ta sử dụng máy đo khoảng cách quang học, dựa trên việc sử dụng nguyên lý hình học thuần túy - giải pháp của một tam giác ("thị sai") có độ dài cao với đáy (đế) nhỏ, nhưng độ chính xác của các máy đo khoảng cách như vậy không vượt quá một phần nghìn chiều dài của các đường đo được và phạm vi là vài trăm mét. Đối với các phép đo góc, máy kinh vĩ được sử dụng - máy đo góc cơ học quang học có chứa kính viễn vọng, các vòng tròn đo góc ngang và dọc và các thiết bị đọc để đo góc. Cuối cùng, để xác định mức dư thừa, các mức được sử dụng, là sự kết hợp của kính thiên văn với mức bong bóng chính xác, cho phép bạn đưa trục quan sát của đường ống về vị trí nằm ngang hoàn toàn. Sau khi đưa, người quan sát đọc trên hai thanh ray có vạch chia, được lắp theo chiều dọc trên các điểm, cần xác định độ chênh lệch về độ cao của chúng; sự khác biệt giữa các bài đọc và đưa ra sự dư thừa mong muốn. Do đó, tất cả các thiết bị trắc địa thời đó chỉ là thiết bị cơ khí quang học. Tình hình kéo dài cho đến khoảng giữa những năm 50. Và sau đó là một thời kỳ có thể được gọi một cách an toàn là cuộc cách mạng trong thiết bị trắc địa: thiết bị điện tử đã đến với trắc địa. Nó bắt đầu cuộc hành quân đắc thắng với các phép đo tuyến tính, sau đó thâm nhập vào các phép đo góc và gần đây là lĩnh vực bảo thủ nhất - san lấp mặt bằng. Sự xuất hiện của laser vào năm 1960, sự phát triển của vi điện tử và sau đó là công nghệ máy tính và công nghệ vệ tinh đã đóng một vai trò to lớn. Sự hợp nhất của trắc địa và điện tử đã dẫn đến sự hình thành của một khái niệm mới - địa điện tử. Địa điện tử ngày nay là gì? Trước hết, sóng điện từ được sử dụng để đo khoảng cách thay vì thước dây và dây đo, giúp giảm thời gian đo thực tế (nghĩa là không tính thời gian lắp đặt thiết bị) xuống còn vài giây (thay vì vài ngày và vài tuần!) , và không phụ thuộc vào độ dài của đường đo . Có hai cách tiếp cận chính ở đây. Đầu tiên là khoảng cách giữa các điểm A và B có được bằng cách đo thời gian lan truyền của sóng điện từ từ A đến B và nhân nó với vận tốc lan truyền v. (Cái sau có thể được tìm thấy là c/n, trong đó c là tốc độ ánh sáng trong chân không, được biết rất chính xác, an là chỉ số khúc xạ của không khí, được tính toán từ các phép đo nhiệt độ, áp suất và độ ẩm). Cách này đặc biệt thuận tiện khi sử dụng bức xạ điện từ (đặc biệt là ánh sáng) ở dạng xung ngắn. Thời gian lan truyền τ được đo như sau: một xung phát ra từ điểm A kích hoạt bộ đếm thời gian điện tử. Sau khi di chuyển được quãng đường đến điểm B và quay lại (một gương phản xạ được đặt tại điểm B), xung lực sẽ dừng bộ đếm. Do đó, thời gian lan truyền kép được đo. Phương pháp này được gọi là thời gian hoặc xung lực và trên thực tế, nó khác một chút so với radar xung lực, mặc dù nó thường được sử dụng trong phạm vi quang học. Cách tiếp cận thứ hai để đo khoảng cách rất giống với tình huống với thước dây: như một loại thước dây, bước sóng của dao động điện từ (với bức xạ liên tục) tác động, được "đặt" trong khoảng cách đo được gấp đôi và số lượng đẻ được xác định. Khoảng cách thu được bằng một nửa tích của bước sóng và số vị trí. Con số này trong trường hợp chung (cũng như khi đo bằng thước dây) sẽ không phải là số nguyên - nó bằng N + ΔN, trong đó N là số nguyên và ΔN là một phân số nhỏ hơn một. Bước sóng có thể được xác định bằng cách biết trước hoặc bằng cách đo tần số dao động. Phần phân số của ΔN rất dễ thu được, để làm được điều này, bạn cần đo độ lệch pha của các dao động phát ra và nhận được (khoảng cách gấp đôi đã truyền). Nhưng định nghĩa của một số nguyên N là vấn đề chính. Nó có thể được giải quyết bằng cách đo độ lệch pha ở một số bước sóng khác nhau. Vì độ lệch pha được đo nên phương pháp này được gọi là pha. Trong máy đo khoảng cách vô tuyến và ánh sáng pha trên mặt đất, các phép đo được thực hiện không sử dụng bước sóng bức xạ, mà sử dụng bước sóng điều chế, dài hơn nhiều. Thực tế là tần số của bức xạ quá cao để xác định pha. Sơ đồ tổng quát để xây dựng máy đo khoảng cách pha được hiển thị trong hình. 1.
Một nguồn ánh sáng hoặc sóng vô tuyến phát ra dao động điều hòa sóng mang dạng Asin(ωt + φo). Nhưng trước bức xạ, một trong những tham số này (trong công cụ tìm phạm vi ánh sáng, thường là biên độ A, xác định cường độ ánh sáng và trong công cụ tìm phạm vi vô tuyến, tần số f = ω / 2π) được điều biến theo quy luật hình sin với tần số nhất định F, thấp hơn nhiều so với tần số sóng mang f. Tần số này tương ứng với các "sóng điều chế" dài hơn, đóng vai trò của thước dây đặt trong khoảng cách đo được. Trong trường hợp này, phần phân số của quy định ΔN = Δφ/2π, trong đó độ lệch pha Δph, nằm trong khoảng từ 0 đến 2π, được đo bằng máy đo pha. Máy đo khoảng cách pha trên mặt đất đo khoảng cách lên đến vài chục km với sai số từ vài cm đến vài mm. Phương pháp xung được sử dụng trong trắc địa, theo quy luật, trong phạm vi bước sóng quang với các nguồn bức xạ laser mạnh tạo ra các xung quang trong vùng nhìn thấy hoặc thường xuyên hơn là vùng hồng ngoại gần của quang phổ. Tuy nhiên, do khó hình thành các xung ngắn với mặt trước dốc, độ chính xác của phương pháp này thấp hơn so với phương pháp pha - tốt nhất là decimét. Do đó, các hệ thống đo phạm vi laser xung được sử dụng để đo khoảng cách rất lớn trên các đường đi trong không gian (đến các vệ tinh nhân tạo của Trái đất và thậm chí đến Mặt trăng), trong đó, do độ dài lớn của đường đi, sai số tương đối là rất nhỏ. Đối với khoảng cách ngắn (hàng chục và hàng trăm mét), chính xác nhất là phương pháp giao thoa quang học, cho phép đo các khoảng cách này với độ chính xác mà bất kỳ phương pháp nào khác không thể đạt được - lên đến phần nghìn milimét (micromet). Nó được thực hiện bằng cách sử dụng giao thoa kế laser với tia laser helium-neon (He-Ne) công suất thấp phát ra trong vùng màu đỏ của quang phổ ở bước sóng λ = 0,63 μm. Giao thoa kế được chế tạo theo sơ đồ Michelson nổi tiếng trong quang học: bức xạ laser được chia thành hai chùm tia, một trong số đó, với sự trợ giúp của gương phản xạ "tham chiếu", được hướng ngay đến bộ tách sóng quang và chùm tia kia đến cùng một bộ tách sóng quang sau khi vượt qua khoảng cách tới bộ phản xạ "từ xa" và ngược lại. Một mô hình giao thoa được hình thành trên bộ tách sóng quang dưới dạng một hệ thống các dải tối và sáng, trong đó chỉ có thể phân biệt một dải bằng màng ngăn. Phương pháp này yêu cầu di chuyển một gương phản xạ khoảng cách dọc theo toàn bộ đường đo. Khi gương phản xạ di chuyển bằng một nửa bước sóng ánh sáng, thì hệ vân giao thoa bị lệch đi một vân, và bằng cách đếm các vân khi di chuyển gương phản xạ từ điểm đầu đến điểm cuối của khoảng cách đo được, ta thu được khoảng cách này, như trong máy đo khoảng cách pha, bằng cách nhân số vân đếm được (số N) với λ/2. Đối với gương phản xạ di động, cần xây dựng các thanh dẫn đường ray được điều chỉnh cẩn thận, cố định chắc chắn trên các giá đỡ bê tông chắc chắn. Do đó, phạm vi của các phép đo giao thoa laser là tạo ra các cơ sở nhiều phần cố định cho mục đích đo lường để hiệu chỉnh máy đo khoảng cách trắc địa điện tử. Những tiến bộ trong thiên văn học vô tuyến đã giúp tạo ra một giao thoa kế vô tuyến cơ sở rất dài (VLBI). Nó bao gồm hai kính viễn vọng vô tuyến 1 và 2 cách nhau một khoảng rất lớn (lên đến hàng nghìn km) (Hình 2), chúng nhận bức xạ nhiễu từ cùng một chuẩn tinh - một nguồn vô tuyến ngoài thiên hà.
Kính thiên văn vô tuyến ghi lại độc lập (trên máy ghi hình) tín hiệu nhiễu này. Cả hai bản ghi giống hệt nhau, nhưng bị dịch chuyển theo thời gian một giá trị do sự khác biệt về khoảng cách từ chuẩn tinh đến các kính viễn vọng vô tuyến. Các bản ghi được kết hợp trong một bộ tương quan, giúp có thể thu được hàm tương quan của các tín hiệu nhiễu. Nếu một trong số chúng được viết là s1(t) và cái còn lại là s2(t + τ), thì hàm tương quan K12 = , trong đó dấu ngoặc nhọn có nghĩa là tính trung bình trong một khoảng thời gian lớn hơn nhiều so với khoảng thời gian của thành phần tần số thấp nhất của tín hiệu s1 và s2. Hàm tương quan có cực đại tại τ = 1. Do đó, bằng cách dịch chuyển một trong các bản ghi cho đến khi thu được tín hiệu đầu ra cực đại ở đầu ra của bộ tương quan, người ta có thể đo độ trễ thời gian. Vì, do sự quay của Trái đất, chênh lệch ΔS của khoảng cách đến chuẩn tinh, và do đó độ trễ m = ΔS/v, thay đổi theo chu kỳ, "tần số giao thoa" F xảy ra, cũng có thể đo được. Các giá trị đo được của τ và F được sử dụng để xác định độ dài của đế (khoảng cách giữa các kính viễn vọng vô tuyến) và hướng tới chuẩn tinh với độ chính xác rất cao (tương ứng là 2...0 cm và 2"). Điện tử cũng có thể tự động hóa các phép đo góc. Máy kinh vĩ điện tử là một thiết bị chuyển đổi các đại lượng góc được ghi dưới dạng hệ thống các nét mờ hoặc các rãnh mã trên đĩa thủy tinh thành tín hiệu điện. Đĩa được chiếu sáng bằng một chùm ánh sáng và khi máy kinh vĩ được quay trên bộ tách sóng quang, tín hiệu được tạo ra ở dạng mã nhị phân, sau khi giải mã, cung cấp chỉ báo về giá trị góc ở dạng kỹ thuật số trên màn hình. Kết hợp máy kinh vĩ điện tử, máy đo khoảng cách ánh sáng pha cỡ nhỏ và máy vi tính thành một thiết kế tích hợp hoặc mô-đun duy nhất giúp tạo ra một máy toàn đạc điện tử - một thiết bị cho phép bạn thực hiện cả phép đo góc và tuyến tính với khả năng kết nối của chúng xử lý tại hiện trường. Độ chính xác của các thiết bị như vậy nằm trong phạm vi phép đo góc từ vài giây cung đến 0,5", đối với phép đo tuyến tính - từ (5 mm + 5 mm / km) đến (2 mm + 2 mm / km) và phạm vi lên tới 2 ... 5 km . Cuối cùng, xin đề cập sơ qua về tiến độ san lấp mặt bằng. Đặc biệt, việc đưa công nghệ laser vào trắc địa đã dẫn đến sự phát triển của phương pháp san bằng "mặt phẳng laser" (các hệ thống Laserplane). Một chùm tia laser He-Ne màu đỏ tươi nằm thẳng đứng chiếu vào một lăng kính đang quay, lăng kính này tạo ra một chùm tia quét trong mặt phẳng nằm ngang. Điều này cho phép bạn đọc từ điểm sáng trên đường ray được đặt theo bất kỳ hướng nào từ tia laser. Chỉ báo quang điện cung cấp độ chính xác đọc ở mức 1 mm. Phương pháp thực hiện nhanh và không hạn chế số lượng đường ray, thuận lợi cho nhiều đợt khảo sát độ cao. Để cân bằng chính xác, một mức kỹ thuật số hiện được thiết kế hoạt động trên đường ray được mã hóa. Mã mang thông tin về chiều cao của bất kỳ vị trí nào trên đường ray so với "không" của nó. Hình ảnh được chuyển đổi thành tín hiệu điện và khi làm việc trên hai thanh ray, phần vượt quá giữa các điểm cài đặt của chúng sẽ tự động được xác định. Chúng ta cũng hãy đề cập đến ứng dụng rộng rãi của laser He-Ne trong trắc địa ứng dụng, do thực tế là chùm tia laser là một đường tham chiếu vật lý và gần như thẳng hoàn hảo trong không gian, liên quan đến các phép đo được thực hiện trong quá trình lắp đặt thiết bị chính xác. xây dựng, vv Trong 20 năm qua, một bước nhảy vọt mới về chất đã diễn ra trong địa điện tử, được gọi là cuộc cách mạng thứ hai trong phép đo trắc địa. Đây là việc tạo ra các hệ thống định vị vệ tinh và trắc địa toàn cầu. Họ thực hiện các phương pháp đo lường mới về cơ bản mà chúng ta sẽ thảo luận trong phần thứ hai của bài viết. Sự ra đời của các hệ thống vệ tinh toàn cầu giúp xác định tọa độ tại bất kỳ điểm nào trên Trái đất vào bất kỳ lúc nào. Đồng thời, tham chiếu được thực hiện theo thang thời gian tham chiếu và đối với một vật thể đang chuyển động, vectơ vận tốc của nó (tốc độ và hướng chuyển động) được xác định. Tất cả điều này, được kết hợp với nhau, thường được gọi là "định vị vệ tinh". Hiện nay, có hai hệ thống toàn cầu trên thế giới: GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) của Mỹ và GLONASS (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu) trong nước. Đây là những hệ thống loại khác nhau tính toán tọa độ của máy thu trên mặt đất từ các phép đo khoảng cách đến các vệ tinh đang di chuyển, tọa độ tức thời của chúng được biết đến do hoạt động của tổ hợp trên mặt đất. Vị trí máy thu thu được tại giao điểm của tất cả các khoảng cách được đo (giao điểm tuyến tính). Trái ngược với phạm vi trên mặt đất, trong đó tín hiệu truyền đi khoảng cách đo được hai lần - theo hướng tiến và lùi, các hệ thống vệ tinh sử dụng phương pháp không mong muốn với một lần truyền tín hiệu dọc theo đường đi. Tín hiệu được phát ra từ vệ tinh và được thu bởi máy thu mặt đất, xác định thời gian lan truyền τ. Khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu p = vτ, trong đó v là tốc độ truyền tín hiệu trung bình. Để vệ tinh phát ra tín hiệu tại thời điểm t0, tín hiệu này đến máy thu tại thời điểm t0 + τ, ta cần xác định m. Để làm được điều này, vệ tinh và máy thu phải có đồng hồ đồng bộ chặt chẽ với nhau. Tín hiệu vệ tinh chứa dấu thời gian được truyền vài giây một lần. Nhãn "ghi lại" thời điểm nó rời khỏi vệ tinh, được xác định bởi đồng hồ của vệ tinh. Người nhận "đọc" dấu thời gian và sửa thời điểm đến theo đồng hồ của nó. Sự khác biệt giữa các thời điểm khi thẻ rời khỏi vệ tinh và đến ăng ten máy thu là khoảng thời gian mong muốn τ. Trong thực tế, đồng bộ hóa đồng hồ không được tôn trọng. Vệ tinh đặt các tiêu chuẩn tần số (và do đó là thời gian) với độ không ổn định tương đối là 10-12...10-13. Không thể có các tiêu chuẩn như vậy trong mỗi máy thu, họ đặt đồng hồ thạch anh thông thường với độ không ổn định theo thứ tự 10-8 ở đó. Một giá trị không xác định Δh xuất hiện - sự khác biệt giữa số lần đọc đồng hồ của vệ tinh và máy thu, làm sai lệch kết quả xác định phạm vi. Vì lý do này, phạm vi thu được từ các phép đo được gọi là khoảng giả. Làm thế nào họ xác định tọa độ, chúng tôi sẽ mô tả dưới đây. Hệ thống GPS và GLONASS bao gồm ba khu vực (Hình 3).
Khu vực không gian là một tập hợp các hệ thống vệ tinh, thường được gọi là "chòm sao" hoặc "chòm sao quỹ đạo". Một chòm sao hoàn chỉnh bao gồm 24 vệ tinh. Trong GPS, chúng nằm trong sáu mặt phẳng quỹ đạo quay qua 60°, và trong GLONASS - trong ba mặt phẳng quay qua 120°. Hầu như tất cả các quỹ đạo tròn có độ cao khoảng 20 km, thời gian cách mạng gần 000 giờ. Khu vực chỉ huy và kiểm soát bao gồm các trạm theo dõi, dịch vụ thời gian chính xác, trạm chính với trung tâm máy tính và các trạm tải thông tin lên vệ tinh. Các trạm theo dõi xác định lịch thiên văn (các yếu tố quỹ đạo) của các vệ tinh và tính toán tọa độ của chúng. Thông tin được các trạm tải truyền lên vệ tinh rồi phát sóng đến các máy thu. Khu vực người dùng là máy thu vệ tinh, số lượng không giới hạn và tổ hợp cameral để xử lý các phép đo ("xử lý hậu kỳ" được thực hiện sau khi quan sát thực địa). tín hiệu vệ tinh. Tín hiệu được phát ra từ vệ tinh trên hai tần số sóng mang L1 và L2. Chúng phải tuân theo khóa dịch pha (PM) - chuyển pha sóng mang 180 ° tại các thời điểm được chỉ định bởi các mã nhị phân khác nhau. Đảo ngược pha tương ứng với sự thay đổi mã từ 0 thành 1 hoặc 1 thành 0. Mã xác định phạm vi là sự xen kẽ của các ký tự (số không và số) đến mức không thể nhận thấy bất kỳ mẫu nào trong đó, nhưng sau một khoảng thời gian, chúng được lặp lại định kỳ với độ chính xác của từng ký tự. Các quy trình như vậy được gọi là chuỗi giả ngẫu nhiên (PRS) - chúng tạo thành mã giả ngẫu nhiên. Hai mã được sử dụng: một cho phép đo "thô", mã còn lại cho phép đo "tinh". Chúng có khoảng thời gian lặp lại khác nhau đáng kể (thời lượng mã). Vì vậy, trong GPS, một mã thô, được gọi là mã C / A (từ các từ Thu thập thô - dễ phát hiện, có sẵn công khai), được lặp lại sau mỗi mili giây và thời lượng của mã chính xác, được gọi là mã P (Chính xác - chính xác), là 266,4 ngày. Tổng thời lượng của mã P được chia thành các phân đoạn hàng tuần được phân phối trên tất cả các vệ tinh của hệ thống, tức là mã P của mỗi vệ tinh thay đổi hàng tuần. Mặc dù mã C/A có sẵn cho tất cả người dùng, mã P ban đầu chỉ dành cho những người có quyền truy cập (chủ yếu là quân đội Hoa Kỳ). Tuy nhiên, giờ đây, người nhận của hầu hết tất cả người dùng đều có quyền truy cập vào mã R. Trong hệ thống GLONASS, tình huống cũng tương tự, sự khác biệt chỉ nằm ở tên: mã thô được gọi là mã ST (độ chính xác tiêu chuẩn) và mã chính xác được gọi là mã BT (độ chính xác cao). Tuy nhiên, có một sự khác biệt cơ bản giữa GPS và GLONASS liên quan đến việc sử dụng mã. Trong GPS, cả mã C/A và mã P đều khác nhau đối với mỗi vệ tinh có cùng tần số sóng mang L1 và L2, trong khi ở GLONASS, ngược lại, mã ST và BT của tất cả các vệ tinh đều giống nhau, nhưng sóng mang tần số là khác nhau. Nói cách khác, GPS sử dụng phân tách mã, trong khi GLONASS sử dụng phân tách tần số của tín hiệu vệ tinh. Mã thô được thao tác bởi sóng mang L1 và mã tốt được thao tác bởi cả sóng mang L1 và L2. Tín hiệu vệ tinh cũng "nhúng" tất cả thông tin được truyền từ vệ tinh, tạo thành thông báo điều hướng - dấu thời gian, dữ liệu về lịch thiên văn của vệ tinh, các giá trị hiệu chỉnh khác nhau, niên giám (tập hợp dữ liệu về vị trí của từng vệ tinh trong hệ thống và trạng thái "sức khỏe" của nó), v.v. Nó cũng được chuyển đổi thành mã nhị phân, được thao tác bởi cả hai nhà cung cấp dịch vụ. Tần số của các ký hiệu của thông báo điều hướng là 50 Hz. Sơ đồ chung về sự hình thành tín hiệu vệ tinh trong GPS được thể hiện trong hình. 4.
Các máy thu vệ tinh hiện đại có thể hoạt động ở hai chế độ chính, được gọi là mã và đo pha. Các phép đo mã còn được gọi là tuyệt đối, vì chúng cho phép bạn xác định trực tiếp tọa độ của các điểm X, Y, Z trong hệ tọa độ hình chữ nhật địa tâm (tức là có gốc tọa độ tại tâm khối lượng của Trái đất) và chế độ mã các phép đo được gọi là điều hướng. Trong các phép đo mã, thời gian lan truyền của tín hiệu PM từ vệ tinh đến máy thu được xác định, bao gồm độ trễ trong khí quyển và hiệu chỉnh đồng hồ tương đối Δtch. Các phép đo được thực hiện bằng phương pháp tương quan. Trong máy thu, PSS giống hệt như trên vệ tinh được hình thành. Mã cục bộ này và tín hiệu nhận được từ vệ tinh được đưa đến bộ tương quan đảo ngược pha của tín hiệu 180° khi các ký hiệu mã cục bộ thay đổi. Độ trễ của mã cục bộ so với vệ tinh buộc phải thay đổi cho đến khi các mã hoàn toàn khớp với nhau. Tại thời điểm này, thao tác được loại bỏ ở đầu ra của bộ tương quan và công suất tín hiệu tăng mạnh (tương ứng với mức tối đa của hàm tương quan). Độ trễ cần thiết tương ứng với thời gian lan truyền của tín hiệu. Theo cách này, độ trễ chỉ có thể được đo trong khoảng thời gian của mã (thời gian lặp lại của nó), đối với mã thô là 1ms. Thời gian lan truyền tr mà chúng ta quan tâm dài hơn nhiều. Trong 1 ms, sóng vô tuyến đi được 300 km và số mili giây trong thời gian lan truyền được xác định bằng giá trị gần đúng của khoảng cách, giá trị này phải được biết trong phạm vi 150 km. Khi sử dụng mã chính xác, vấn đề này không phát sinh, vì thời lượng của nó lớn hơn thời gian lan truyền τр. Sau khi xác định τр và nhân nó với tốc độ ánh sáng trong chân không, người ta thu được khoảng giả Р, liên quan đến khoảng hình học р theo hệ thức Р = р + cΔtaтм + cΔtch, trong đó cΔtaтм là độ trễ tín hiệu trong khí quyển (có thể là được xác định với các mức độ chính xác khác nhau); c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Trong tỷ lệ này, ẩn số là p và Δtch. Nhưng khoảng cách hình học p giữa vệ tinh và máy thu có thể được biểu thị dưới dạng tọa độ của chúng. Do tọa độ vệ tinh được biết từ thông báo điều hướng, nên p chứa ba tọa độ máy thu chưa biết X, Y, Z và phương trình của P thực sự chứa bốn ẩn số - X, Y, Z và At, . Bằng cách đo đồng thời tối đa bốn vệ tinh, thu được một hệ gồm bốn phương trình với bốn ẩn số, từ nghiệm mà tọa độ mong muốn của máy thu được tìm thấy. Tính đồng thời là cần thiết để duy trì sự không đổi của giá trị Δtch. Độ chính xác của các phép đo mã được tăng lên đáng kể bằng cách sử dụng phương pháp vi phân sử dụng hai máy thu, một trong số đó (cơ sở) được cài đặt tại một điểm có tọa độ đã biết và hoạt động liên tục trong mã P. Phạm vi giả do anh ta đo được so sánh với phạm vi "tham chiếu" được tính từ tọa độ. Sự khác biệt kết quả, hoặc hiệu chỉnh vi sai, được gửi đến máy tự hành để hiệu chỉnh các phép đo. Phương pháp vi phân cho độ chính xác lên đến vài decimét. Các phép đo pha được thực hiện với hai máy thu và là các phép đo tương đối, trong đó không xác định tọa độ của chính các máy thu mà xác định sự khác biệt về tọa độ cùng tên của chúng. Chế độ đo pha được gọi là trắc địa vì nó cung cấp độ chính xác tốt hơn nhiều so với chế độ điều hướng đo mã. Trong trường hợp này, thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu không được đo, mà là sự dịch pha của dao động tần số sóng mang trong thời gian này. Tuy nhiên, từ các phép đo, chúng ta có thể thu được không phải sự dịch pha tổng φSR = 2 N + Δφ, "tiến triển" ở khoảng cách từ vệ tinh S đến máy thu R, mà chỉ thu được phần phân số của nó Δφ, nhỏ hơn 2π. Số chu kỳ pha hoàn chỉnh N chưa biết là số nguyên bước sóng phù hợp với khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Vì khoảng cách lớn (20 km) và bước sóng nhỏ (000 cm), nên N ở mức 20 triệu và phải được xác định chính xác: một lỗi trên mỗi đơn vị sẽ cho một lỗi trong phạm vi 100 cm. để giải quyết vấn đề này đã được phát triển trong đó xử lý toán học các kết quả đo, được thực hiện bởi phần mềm, đóng vai trò chính. Từ các phép đo pha, người ta thu được các khoảng giả pha, trong đó giá trị của Δtch có cách diễn giải hơi khác. Nếu trong quá trình đo mã, nó phản ánh sự không đồng bộ của đồng hồ vệ tinh và máy thu, thì trong quá trình đo pha, nó là hệ quả của các dao động không đồng bộ của các bộ dao động tham chiếu của vệ tinh và máy thu, mà chúng tôi ký hiệu là bf. Tất nhiên, Δtch và δφ liên hệ chặt chẽ với nhau: δφ = 2πf ·Δtch. Để loại bỏ δφ, chỉ cần thực hiện các phép đo trên hai vệ tinh là đủ. Giá trị của δφ có thể được biểu diễn dưới dạng δφS - δφR (nghĩa là sự khác biệt giữa các pha ban đầu của dao động của máy phát trên vệ tinh và trong máy thu). Nếu một vệ tinh được quan sát đồng thời với hai máy thu cách xa nhau, sự khác biệt giữa các kết quả sẽ loại trừ giá trị của δφS đối với vệ tinh được quan sát. Nếu cùng một máy thu quan sát vệ tinh thứ hai, sự khác biệt sẽ loại trừ giá trị của δφS cho vệ tinh thứ hai này. Nếu bây giờ chúng ta tạo ra sự khác biệt của sự khác biệt - cái gọi là sự khác biệt thứ hai, thì giá trị của δφR cho cả hai máy thu sẽ bị loại trừ. Phương pháp chênh lệch thứ hai là phương pháp chính cho các phép đo trắc địa có độ chính xác cao. Chênh lệch phạm vi giả pha thứ hai chứa tọa độ của hai vệ tinh 1 và 2 và hai máy thu A và B. Hãy ký hiệu nó là P12 . Nếu chúng ta thực hiện các phép đo khoảng cách giả pha cho bốn vệ tinh tại các điểm A và B, chúng ta có thể lập ba phương trình độc lập: cho P12, P13 và P14, trong đó ba khác biệt có cùng tọa độ của các điểm A và B sẽ đóng vai trò là ẩn số: (ХА - ХB), (YА - YB), (ZA - ZB). Giải pháp của một hệ phương trình như vậy giúp có thể tìm được độ dài của cơ sở AB và nếu một trong các máy thu được đặt tại một điểm có tọa độ đã biết (chúng làm như vậy), thì có thể dễ dàng tìm thấy tọa độ của điểm thứ hai từ sự khác biệt thu được. Để thực hiện các phép đo pha ở tần số sóng mang, cần phải giải phóng chúng khỏi điều chế mã. Điều này đạt được bằng cách bình phương tín hiệu đến từ vệ tinh (nhân với chính nó), do đó thay đổi pha 180 ° chuyển thành thay đổi 360 °, tức là loại bỏ khóa pha và sóng mang được khôi phục (với tần số gấp đôi) . Các phép đo pha cung cấp độ chính xác ở mức centimet và trong một số trường hợp thậm chí ở mức milimet. Phạm vi bài viết không cho phép nêu bật nhiều chi tiết thú vị, nhưng chúng tôi hy vọng rằng người đọc đã nhận được một ý tưởng chung về những thành tựu của khoa học hiện đại mới - địa điện tử. Tác giả: A.N. Golubev, Bác sĩ. công nghệ. khoa học, prof. Đại học Đo đạc và Bản đồ Quốc gia Mátxcơva
Nồng độ cồn của bia ấm
07.05.2024 Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc
07.05.2024 Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024
▪ SSD Samsung 950 Pro hiệu suất cao ▪ Bộ xử lý máy tính để bàn 72 lõi ▪ Hamster ngủ - telomere phát triển
▪ phần của trang web Ứng dụng vi mạch. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Sang trọng, tỏa sáng, vẻ đẹp! biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Dùng chim phát hiện rò rỉ gas như thế nào? đáp án chi tiết ▪ bài báo Ắc quy chì cố định. Danh mục ▪ bài viết Khi ống kính ngừng hoạt động. thí nghiệm vật lý
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Thật khó để đặt tên cho lĩnh vực hoạt động của con người sẽ không thâm nhập vào những thành tựu của thiết bị điện tử vô tuyến hiện đại. Không bị bỏ rơi và một trong những ngành khoa học cổ xưa nhất - trắc địa, khoa học "đo Trái đất".
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này