Фазовий метод

Перейдемо до розгляду фазового метода.

Рис. 6.10. До пояснення фазового методу визначення нахиленої дальності

Рисунок 6.10 пояснює принцип визначення нахиленої дальності при використанні фазового методу. Ідея методу полягає у визначенні кількості цілих довжин хвиль між локатором і об’єктом та різності фаз хвиль, що випромінюється та приймається. Ширина смуги модуляції до 10 ГГц при використанні сучасних лазерних діодів (semiconductor laser diodes). Відзначимо, що в цьому випадку зондуюче випромінювання повинно бути неперервним, що у загальному випадку значно підвищує вимоги за вихідною потужністю випромінюючого лазера у порівнянні з імпульсним методом.

Нагадаємо, що фазовий метод вимірювання дальності поки що застосовується лише в лідарах наземного базування.

Головна перевага фазового методу вимірювання – більш висока точність, яка може досягати міліметрів. Взагалі фазові вимірювання в оптичній і радіодалекометрії (в тому числі в GPS і ГЛОНААС методах) вважаються самими точними. Для того щоб пояснити це твердження розглянемо фазовий метод вимірювання дещо ретельніше.

Для того, щоб визначити відстань між джерелом і об’єктом, необхідно:

1. Визначити цілу кількість довжин хвиль модуляції , яка приходиться на цю відстань.

2. Визначити різницю фаз між прийнятою і опорною хвилею і тим самим оцінити додаткову відстань, яка відповідає „останній” неповній хвилі.

Якщо значення і вдалося визначити, то пошукана відстань визначається за формулою:

,

де – довжина хвилі модуляції.

Наведеної формули достатньо, щоби в принципі дати пояснення високої точності фазового методу далекомірних вимірювань. Точність величини визначається стабільністю частоти генератора моделюючого коливання. В сучасних умовах можливо досягнути дуже високої точності цього параметра. Інакше кажучи, якщо значення визначене правильно, то член практично не вносить ніякого внеску в результуючу помилку вимірювання дальності.

Величина також може бути визначена достатньо точно. В залежності від типу лідара може використовується або апаратний метод визначення значення за допомогою так званих фазіметрів, або прийнятий сигнал в цифровій формі записується на магнітний носій, а всі настурні процедури аналізу фази здійснюється програмно. У будь-якому випадку вдається досягнути високої точності визначення по наступним причинам:

· за рахунок використання синусоїдального закону модуляції ширина спектра вхідного і вихідного сигналу надзвичайно мала. Теоретично можна говорити про нескінченно вузький спектр, тобто про одну єдину дискретну частоту – .

Важливо, що вхідне і вихідне випромінювання може відрізнятися за інтенсивністю (тобто за амплітудою хвилі модуляції), але не за частотою . Ця обставина обумовлює високу ефективність і точність кореляційних методів, які використовуються при пошуку значення .

· фазовий метод, на відміну від імпульсного, дозволяє отримати чисельні значення і оцінити достовірність і точність зробленого далекомірного вимірювання за рахунок аналізу взаємної кореляційної функції випромінювання, яке було випромінене і прийняте. Достовірний (і як наслідок точний) результат вимірювання буде характеризуватися наявністю яскраво вираженого максимуму взаємної кореляційної функції, а у недостовірного вимірювання відповідна функція буде мати розмитий вигляд і значення максимуму буде визначатися не точно. Наявність можливості чисельної оцінки достовірності вимірювання дозволяє, якщо необхідно, ігнорувати деякі вимірювання, точність яких знаходиться нижче допустимого порога.

В таблиці 6.4 зведені основні переваги і недоліки фазового методу вимірювання дальності.

Таблиця 6.4

Дата добавления: 2015-11-14