控制测量第四章

控测距频率 制 MHz 测f1 15
精测和粗测频率 MHz
f1 15
测尺长度
1/m 2
10
量f2 0.9 f1 学f3 0.99 f1
f4 0.999 f1
f12 f1 f2 1.5 f13 f1 f3 0.15 f14 f1 f4 0.015
100 1000 10000
控
制 测
第四章 电磁波测距
量
学
outline
控
•测距概述；
•4.2
制
•电磁波测距的原理；
•4.3\4.4
测 量
•电磁波测距仪的检验； •4.7
学 •测距的归算；
•4.9
•电磁波测距精度分析 •4.10
二、距离测量的方式
控
•视距测量；
制
•线尺量距；
测
•电磁波测距；
量
学
•用因瓦基线尺量距；
•电磁波测距；
(
N12
N12
)
三、光电测距仪使用
控
制 •安装经纬仪，对中，整平，注意高度适中。
测 •测距仪装好电池，安装在经纬仪顶端，选
测距精度高， 测程短，但 要有合作目
一、 脉冲法测距原理 ❖P132
控
制
测
量
学
D 1 ct
2
通常只用于精度较低的远距离测量、地形测量和炮瞄雷 达测距。
二、相位式测距原理
控 制 测 量 学
❖P138
t 2D
2
T
t 2D
2f
t 2D
控180° 制 测 量
学
1、相位差与时间差的关系
EDM INSTRUMENTS CAN MEASURE PHASE ANGLES
控 制 测 量 学
4.2 电磁波的测距原理
发射功率大，测程远， 可不要合作目标，但 测距精度较低。
控 制 •脉冲式测距：发射光脉冲，直接测定测距信号在 测 大气中传播的时间，以测定待测距离。 量 学 ❖相位式测距：发射连续的正弦调制波，测量测距
信号在发射与接收之间的相位差，以确定待测距离。
D 1 ct 2
1962
控 制 测 量
(~10GHz)
学
1970
• 测程短，受大
气能见度小影响结：测距仪的分类
控 •按照测距方式：脉冲式/相位式
制 测
•按照测程：30km——3k• m测面反程射远影，受响，地
量
精度低，军事
学
应用多
•按照载波:激光/微波/红外..
•按照等级:I/II/III(5~10~20mm)
测距的主要技术要求
学
•各个相当于粗测尺长均由两个测尺频
率的差频间接确定。
间接测尺频率方式的原理
•若用两个测尺频率分别测同一个距离：
控 制 测 量
2 f1 c
D
N1 N1
2 f2 c
D
N2
N
2
学
虚拟测 尺
D
2(
c f1
f2)
( N1
N2)
(N1
N2 )
D
c 2 f12
( N12
N12 )
虚拟读 数
间接测尺频率方法
Later model Geodimeter •1966
控 制 测 量 学
•激光：方向性好，亮度高，单色性，相关性好 •激光测距仪：可日夜观测，测程远(10/20)，精度高，体积小 •70~80年代普及
•1957 ,Dr. T. L. Wadley, 南非
Telluometer •长距离测量，白天可测50km •微波测距仪X-band radio waves
• 50年代控制网测距；
起始边长的获得：基线测量
控 制 测 量 学
三角测量起始边规定
控 制 测 量 学
2、电磁波测距
控 制
•测距原理——通过测定电磁波在测线两端往返 传播的时间t，计算出测线的距离
测
量
学
D 1 ct 2
(1)电磁波测距的发展
•1948年；
控
•普通光源 •散光；
制
•一般只能夜间工作
1、因瓦基线尺
•因瓦基线尺？？
控 含铁约64%、镍36%的合金钢制成( 0.5106 /0C )； 制 线尺：直径1.65mm；长24m； 测 一套：4根主尺，一根8米（或4米）的补尺； 量 学
因瓦基线尺的使用
控 制 测 量 学
• 丈量的结果中加上相应的尺长改正，温度改正，悬链线改正； • 相对精度几十万分之一到一百万分之一；
测
•1960年；
量
•激光
•亮度好，方向性好，单色性好；
学
•白天：6km；晚上30km
•多载波激光测距仪 •微波测距仪 •中短程红外测距仪
Geodimeter (Geodetic Distance Measurement)
控 制 测 量 学
•1949, 瑞典大地测量局，贝尔格斯川德 •最早的商用测距仪 •普通光源（白炽灯，高压水银灯） •仪器重（100kg）,功耗大,只能夜间工作
f5 0.9999 f1 f15 f1 f5 0.0015 100000
直接读数
Ni 0.567 0.111 0.222 0.333 0.444
直接读数之差
N1 Ni
0.456 0.345 0.234 0.123
相应距离 /m
5.67 45.6 345 2340 12300
D
c 2 f12
测尺长 2 c 1000m
2 2 f2
测
量
•例如：测量距离
学
•用精测尺测量相位差时，得到0.657; D (N N )
•用粗测尺测量相位差时，得到0.386;
2
6.57m
+386m 386.57m
不显示
（2）间接测尺频率方法
控
•设置一组数值上比较接近的测尺频率
制
测 量
•精测尺长与精测频率直接对应
90°
+r
λ
θ
0°
Amplitude
270°
-r
¼λ
¼λ
¼λ
¼λ
θ
Note: For θ = 0° the fraction is 0 For θ = 90° the fraction is ¼ For θ = 180° the fraction is ½ For θ = 270° the fraction is ¾ For θ = 360° the fraction is 1
控
制 测 量测尺长
学
2 N N 2
D (N N )
2
?
❖波长长于距离？ ❖波长短于距离？
N 0 N 0
2、N值的确定
控
制
•直接测尺频率方法；
测
量
学
•间接测尺频率方法；
直接测尺频率方法
控 制
精测频率 f1 15MHz 粗测频率 f2 150kHz
测尺长
1 c 10m
2 2 f1
y Asin( t 0)
❖P139
D
计算公式
控
制 测 量
t 2DBaidu Nhomakorabea
2
T
t 2D 2f
t 2D
(相位角变化)
学
t2D 2 f f
(时间—相位)
D
1 2
c
t2D
1 c
2f
1
2
(距离—相位)
相位测量的特点：模糊测距
思考：相位角的测定范围：_______
相位的测定范围：_______