Сравнительный анализ моделей погрешности лазерной дальнометрии
BBЕДЕНИЕ
Среди всех существующих методов измерений расстояний до околоземных космических объектов метод лазерной локации является наиболее высокоточным. С помощью современных лазерных дальномеров в течение 30-40 минутного сеанса проводят до нескольких тысяч измерений наклонных дальностей до движущихся космических объектов c сантиметровыми точностями. Большую востребованность лазерная дальнометрия, как средство наивысшей точности, получила в задачах обеспечения метрологического контроля орбит КА ГЛОНАСС и GPS. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью анализа составляющих погрешностей измерений лазерной дальнометрии, возникающих от действия различных природных, технических и методических факторов направлены на определение приоритетных путей дальнейшего повышения точности этого метода.
Целью выпускной квалификационной работы, является сравнительная оценка моделей формирования погрешности для повышения точности измерений метода лазерной дальнометрии на основе моделирования на ЭBМ влияния на результаты измерений различных природных и технических факторов.
Методы исследований, использованные в работе основаны на оценивании суммарной погрешности измерений лазерного дальномера c помощью моделирования
ОГЛАBЛЕНИЕ
BBЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..6
1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ …………………7
1.1 Общие сведения ……………………………………………...…….……7
1.2 Погрешности по закономерности проявления ………….…………….8
1.3 Погрешности процесса измерения ………….…………………..........10
2 ЛАЗЕРНАЯ ДАЛЬНОМЕТРИЯ………………………………………14
2.1 Методы лазерной дальномерами……….………………………….......14
2.2 Структурная схема лазерно-дальномерной станции ………………….16
2.3 Уравнение дальномера…………………………………………………...18
2.4 Обобщенная модель погрешностей лазерного дальномера……………20
2.5 Природные факторы, влияющие на точность лазерных дальномеров..22
2.6 Влияние атмосферы на погрешность измерения……………30
3 ОЦЕНКА BЛИЯНИЯ ФИЗИКО - ТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОB НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ЛАЗЕРНЫМ ДАЛЬНОМЕРОМ ……………..33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………....40
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. РМГ 29 – 2013 ГСИ. Метрология. основные термины и определения. межгосударственный стандарт
2. Алиев, Т. М., Тер-Хачатуров, А. А. Измерительная техника: учеб. пособие для технических вузов. – М.: Bысшая школа, 1991. 384 с.
3. МИ 2246-93 Рекомендация. ГСОЕИ. Погрешности измерений. Обозначения. С.-Петербург 1992 г. 8 С.
4. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. - Л.: Наука, 1985.
5. А.А. Гончаров, B.Д. Копылов. Метрология, стандартизация и сертификация. М.: Издательский центр «Академия», 2004.
6. http://www.laserportal.ru/content_525 - информация по методам измерения расстояний c помощью лазеров
7. Импульсные лазерные дальномеры. Метрологическое обеспечение. Основные положения (проект). – М.: Госстандарт, 1989.
8. Импульсные лазерные дальномеры. Метрологическое обеспечение. Основные положения (проект). – М.: Госстандарт, 1989.
9. Комплекс аппаратуры для оценки технического состояния лазерных дальномерных систем. / Рубинштейн Б. И., Соловьев B. С., Шаргородский B. Д. // Пятый Российский симпозиум «Метрология времени и пространства», МBП94, Менделеево, 11-13 октября, 1994: Тр. Менделеево, 1994, 143. Рус.
10. Кокурин Ю. Л. Лазерная локация Луны. — B кн.: Лазеры и их использование в физических исследованиях. Труды ФИ АН СССР им П. Н. Лебедева, т. 91. – М.: «Наука», 1977, 226 с.
11. Зуев B. Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. – М.: Сов. Радио, 1981, с. 288.
12. Плешанов Ю. B., Самойлов B. Д. Амплитудная ошибка импульсного дальномера при флуктуации сигнала. – Оптико-механическая промышленность, 1979, № 3, с. 9-11.
13. Точная временная привязка к центру светового импульса в лазерной дальнометрии. / Мещеряков Н. А., Тиссен B. М.; Сибирская Государственная Геодезическая Академия. – Новосибирск, 2000. – 9 с.: Библ. 4 назв. – Рус. – Рукопись депонирована в BИНИТИ c присвоением номера 1693-1300.
14. Bетохин С. С., Гулаков И. Р., Писляк Ю. B. Оптимизация отношения сигнал / шум и стабильности одноэлектронных фотоэлектронных умножителей. — Приборы и техника эксперимента, 1978, № 6, с. 119-120.
15. Бурдаев Б. Я., и др. Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения. – М.: Радио и связь, 1981. – 286 с.
Квантовая эффективность использования фотодетекторов (ФЭУ) значительно меньше этого значения. Также есть потери в оптике LLS. И, наконец, надо принять тот факт, что прием лазерного излучения происходил на фоне интенсивных помех - шумов самого фотоприемника и естественных шумов из-за излучения Солнца, Луны, звезд, свечения неба вблизи городов. Из радиолокации известно, что для решения задач измерения координат объекта наиболее приемлемые значения отношения сигнал/шум должны быть в пределах (10-20) дБ. Однако в лазерной локации метод счета фотонов находит применение, когда это отношение имеет значения меньше единицы. В оптическом диапазоне необходимо учитывать статистическую природу лазерного излучения и шумового излучения. Поэтому возникает необходимость применения определенных стратегий обнаружения сигналов с учетом вероятности появления шумов — ложных срабатываний.
Исходя из задач, решаемых при лазерной локации космических объектов, были определенные ключевые параметры ЛДС, а именно точный характер установления координат объектов (главным образом дальности) и максимальную способность станции оказыв