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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Geotronica: l'elettronica nella geodesia. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante
Le misurazioni geodetiche sulla superficie terrestre risolvono molti problemi. Prima di tutto, questa è la creazione di mappe di varia scala. Ma non solo: la geodesia, insieme all'astronomia, alla gravimetria (la scienza che misura l'accelerazione di gravità), alla geofisica e alle altre scienze della Terra, permette di determinare i parametri geometrici e geofisici del pianeta, studiare le variazioni nella velocità della sua rotazione , tengono conto del movimento dei poli, studiano le deformazioni della crosta terrestre ed effettuano controlli di precisione delle strutture ingegneristiche. Sono state distinte in direzioni separate la geodesia marina, la geodesia applicata, la geodesia spaziale (satellitare, ecc.), ma in tutti i casi le misurazioni geodetiche stesse si riducono alla determinazione di sole tre grandezze geometriche: distanze, angoli e altezze (differenze nelle altezze dei punti). Queste quantità possono essere utili di per sé, soprattutto nella geodesia applicata (nei cantieri, quando si segna il terreno), ma, soprattutto, consentono di calcolare le coordinate dei punti da determinare. Le coordinate interessano non solo i geometri: sono necessarie a marinai, aviatori, personale militare, partecipanti a varie spedizioni e molti altri. Se torniamo indietro di mezzo secolo, troveremo la seguente immagine. Le distanze vengono misurate con nastri d'acciaio da 20 metri, posizionandoli successivamente a terra lungo la linea misurata e, per misurazioni precise, con cavi Invar sospesi da 24 metri. (Questo è stato un lavoro estremamente laborioso!) Per misurazioni veloci, vengono utilizzati telemetri ottici, basati sull'uso di un principio puramente geometrico: la soluzione di un triangolo altamente allungato ("parallattico") con una piccola base (base), ma la precisione di tali telemetri non supera un millesimo della lunghezza della linea misurata e la portata è di diverse centinaia di metri. Per le misurazioni angolari vengono utilizzati teodoliti: strumenti goniometrici ottico-meccanici contenenti un telescopio, cerchi goniometrici orizzontali e verticali e dispositivi di lettura per la misurazione degli angoli. Infine, per determinare le quote, vengono utilizzate le livelle, che sono una combinazione di un telescopio con una livella a bolla precisa, che consente di portare l'asse di mira del tubo in una posizione strettamente orizzontale. Dopo la riduzione, l'osservatore effettua le letture su due lamelle con divisioni, installate verticalmente in punti, di cui deve essere determinata la differenza di altezze; la differenza nelle letture dà l'eccesso desiderato. Pertanto, tutti gli strumenti geodetici dell'epoca erano esclusivamente strumenti ottico-meccanici. La situazione persistette fino circa alla metà degli anni ’50 del secolo scorso. E poi arrivò un periodo che può essere tranquillamente definito una rivoluzione nella strumentazione geodetica: l'elettronica arrivò alla geodesia. Ha iniziato la sua marcia trionfante con le misurazioni lineari, per poi penetrare nelle misurazioni angolari e recentemente nell'area più conservativa: il livellamento. Un ruolo enorme è stato svolto dalla comparsa dei laser nel 1960, dallo sviluppo della microelettronica e successivamente dalle apparecchiature informatiche e dalle tecnologie satellitari. La fusione tra geodesia ed elettronica ha portato alla formazione di un nuovo concetto: la geotronica. Cos’è la geotronica oggi? Innanzitutto, invece di misurare nastri e fili, per misurare le distanze vengono utilizzate le onde elettromagnetiche, il che ha ridotto il tempo delle misurazioni effettive (cioè senza contare il tempo per l’installazione degli strumenti) letteralmente a pochi secondi (invece di giorni e settimane!), indipendentemente dalla lunghezza della linea da misurare. Ci sono due approcci principali qui. Il primo è che la distanza, ad esempio, tra i punti A e B si ottiene misurando il tempo di propagazione delle onde elettromagnetiche da A a B e moltiplicandolo per la velocità di propagazione v. (Quest'ultimo può essere trovato come c/n, dove c è la velocità della luce nel vuoto, nota in modo molto accurato, an è l'indice di rifrazione dell'aria, calcolato dalle misurazioni di temperatura, pressione e umidità). Questo percorso è particolarmente conveniente quando si utilizza la radiazione elettromagnetica (in particolare la luce) sotto forma di brevi impulsi. Il tempo di propagazione τ si misura come segue: un impulso emesso dal punto A attiva un contatore elettronico del tempo. Dopo aver percorso la distanza fino al punto B e ritorno (nel punto B si trova un riflettore), l'impulso ferma il contatore. Pertanto, viene misurato il doppio del tempo di propagazione. Il metodo si chiama tempo o impulso e, in effetti, differisce poco dal radar a impulsi, sebbene venga utilizzato, di regola, nel campo ottico. Il secondo approccio alla misurazione delle distanze è molto simile a quello dei metri a nastro: la lunghezza d’onda di un’oscillazione elettromagnetica (con radiazione continua) agisce come una sorta di nastro di misurazione, che viene “stendeto” nel doppio della distanza misurata e del numero di posizionamenti è determinato. La distanza si ottiene come metà del prodotto tra la lunghezza d'onda e il numero di posizioni. Questo numero nel caso generale (come quando si misura con un nastro) non sarà un numero intero: è uguale a N + ΔN, dove N è un numero intero e ΔN è una frazione inferiore a uno. La lunghezza d'onda può essere determinata conoscendola in anticipo o misurando la frequenza di oscillazione. La parte frazionaria di ΔN è facile da ottenere; per questo è necessario misurare la differenza di fase tra le oscillazioni emesse e ricevute (percorrendo una doppia distanza). Ma determinare l’intero N è il problema principale. Può essere risolto misurando la differenza di fase a diverse lunghezze d'onda. Poiché vengono misurate le differenze di fase, questo metodo è chiamato fase. Nei telemetri a luce di fase e radio a terra, per le misurazioni non utilizzano la lunghezza d'onda della radiazione, ma la lunghezza d'onda della modulazione, che è molto più lunga. Il fatto è che la frequenza della radiazione stessa è troppo alta per determinare la fase. Uno schema generalizzato della costruzione di un telemetro di fase è mostrato in Fig. 1.
Una sorgente di luce o onde radio emette oscillazioni armoniche portanti della forma Asin(ωt + φo). Ma prima della radiazione, uno di questi parametri (nei telemetri ottici, solitamente l'ampiezza A, che determina l'intensità della luce, e nei radiotelemetri, la frequenza f =ω/2π) viene modulato secondo una legge sinusoidale con una certa frequenza F, molto inferiore alla frequenza portante f. Questa frequenza corrisponde a “onde di modulazione” più lunghe, che svolgono il ruolo di un nastro di misurazione posizionato sulla distanza misurata. In questo caso, la parte frazionaria delle equazioni è ΔN = Δφ/2π, dove la differenza di fase Δph, compresa tra 0 e 2π, viene misurata da un dispositivo fasemetrico. I telemetri di fase a terra misurano distanze fino a diverse decine di chilometri con un errore da diversi centimetri a diversi millimetri. Il metodo degli impulsi viene utilizzato in geodesia, di regola, nella gamma di lunghezze d'onda ottiche con potenti sorgenti di radiazioni laser che generano impulsi ottici nella regione dello spettro visibile o, più spesso, nel vicino infrarosso. Tuttavia, a causa della difficoltà di generare impulsi brevi con un fronte ripido, la precisione di questo metodo è inferiore a quella del metodo di fase, nella migliore delle ipotesi, decimetri. Pertanto, i sistemi di misurazione laser pulsati vengono utilizzati per misurare distanze molto grandi sui percorsi spaziali (verso i satelliti artificiali della Terra e persino verso la Luna), dove, a causa della lunga lunghezza del percorso, l'errore relativo è molto piccolo. Per brevi distanze (decine e centinaia di metri), il più accurato è il metodo dell'interferenza ottica, che consente di misurare queste distanze con una precisione irraggiungibile con qualsiasi altro metodo, fino a millesimi di millimetro (micrometri). È implementato utilizzando interferometri laser con un laser a elio-neon (He-Ne) a bassa potenza che emette nella regione rossa dello spettro ad una lunghezza d'onda λ = 0,63 μm. L'interferometro è costruito secondo lo schema di Michelson, noto in ottica: la radiazione laser viene divisa in due fasci, uno dei quali viene diretto direttamente al fotorilevatore tramite un riflettore “di riferimento”, e l'altro arriva allo stesso fotorivelatore dopo aver superato il distanza dal riflettore “remoto” e ritorno. Sul fotorilevatore si forma una figura di interferenza sotto forma di un sistema di strisce chiare e scure, di cui solo una striscia può essere isolata utilizzando un diaframma. Il metodo richiede lo spostamento di un riflettore di distanza lungo l'intera linea misurata. Quando il riflettore si sposta per metà della lunghezza d'onda della luce, la figura di interferenza si sposta di una frangia e, contando le frange quando si sposta il riflettore dal punto iniziale a quello finale della distanza misurata, questa distanza si ottiene, come nei telemetri di fase, da moltiplicando il numero di frange contate (numero N) per λ /2. Per un riflettore mobile è necessario costruire guide ferroviarie accuratamente regolate, montate rigidamente su robusti supporti di cemento. Pertanto, l'ambito di applicazione delle misurazioni dell'interferenza laser è la creazione di basi stazionarie multisezione per scopi metrologici per la calibrazione dei telemetri geodetici elettronici. I progressi nella radioastronomia hanno reso possibile la creazione di un radiointerferometro di base molto lungo (VLBI). È costituito da due radiotelescopi 1 e 2 separati da una distanza molto ampia (fino a migliaia di chilometri) (Fig. 2), che ricevono radiazioni di rumore dallo stesso quasar, una sorgente radio extragalattica.
I radiotelescopi registrano in modo indipendente (su videoregistratori) questo segnale di rumore. Entrambe le registrazioni sono identiche, ma spostate nel tempo di una certa quantità a causa della differenza di distanza tra il quasar e i radiotelescopi. Le registrazioni vengono combinate in un correlatore, che permette di ottenere la funzione di correlazione dei segnali di rumore. Se uno di essi è scritto come s1(t) e l'altro come s2(t + τ), allora la funzione di correlazione K12 = , dove le parentesi angolari indicano la media su un tempo significativamente più lungo del periodo della componente di frequenza più bassa dei segnali s1 e s2. La funzione di correlazione ha un massimo a τ = 1. Pertanto, spostando uno dei record fino ad ottenere il segnale di uscita massimo all'uscita del correlatore, è possibile misurare il valore del ritardo temporale. Poiché a causa della rotazione della Terra la differenza ΔS delle distanze dal quasar, e quindi il ritardo t = ΔS/v, cambia periodicamente, si crea una “frequenza di disturbo” F, che può anche essere misurata. Sulla base dei valori misurati di τ e F, la lunghezza della base (la distanza tra i radiotelescopi) e la direzione verso il quasar vengono determinate con altissima precisione (rispettivamente 2...0 cm e 2"). L'elettronica ha anche permesso di automatizzare le misurazioni angolari. Un teodolite elettronico è un dispositivo che converte i valori angolari registrati sotto forma di un sistema di linee opache o tracce di codice su un disco di vetro in segnali elettrici. Il disco viene illuminato da un raggio luminoso e, quando si ruota il teodolite, sul fotorilevatore viene creato un segnale in codice binario che, dopo la decodifica, fornisce un'indicazione digitale del valore angolare sul display. La combinazione di un teodolite elettronico, un telemetro a luce di fase di piccole dimensioni e un microcomputer in un unico pezzo o design modulare ha reso possibile la creazione di una stazione totale elettronica, un dispositivo che consente di eseguire misurazioni sia angolari che lineari con la possibilità di la loro elaborazione congiunta sul campo. La precisione di tali dispositivi è per misurazioni angolari da diversi secondi d'arco a 0,5", per misurazioni lineari - da (5 mm + 5 mm/km) a (2 mm + 2 mm/km) e la portata è fino a 2...5 km . Infine, ricordiamo brevemente lo stato di avanzamento dei lavori di livellamento. L'introduzione della tecnologia laser nella geodesia ha portato, in particolare, allo sviluppo del metodo di livellamento del “piano laser” (sistema Laserplane). Il raggio rosso brillante di un laser He-Ne posizionato verticalmente cade su un prisma rotante, che crea uno spostamento del raggio sul piano orizzontale. Ciò consente di effettuare una lettura da un punto luminoso su un'asta posizionata in qualsiasi direzione rispetto al laser. L'indicazione fotoelettrica fornisce una precisione di lettura di circa 1 mm. Il metodo è veloce e non limita il numero di lamelle, il che è conveniente per molti lavori di rilevamento ad alta quota. Per un livellamento preciso è stata ora progettata una livella digitale che opera su un'asta codificata. Il codice trasporta informazioni sull'altezza di qualsiasi punto del rack rispetto al suo "zero". L'immagine viene convertita in un segnale elettrico e, lavorando su due lamelle, viene determinato automaticamente l'eccedenza tra i loro punti di installazione. Menzioniamo anche l'uso diffuso dei laser He-Ne nella geodesia applicata, dovuto al fatto che il raggio laser è una linea di riferimento fisicamente realizzata e quasi idealmente diritta nello spazio, rispetto alla quale vengono effettuate misurazioni durante l'installazione precisa di apparecchiature, costruzioni, eccetera. Negli ultimi 20 anni la geotronica ha visto un nuovo salto di qualità, chiamato la seconda rivoluzione nelle misurazioni geodetiche. Questa è la creazione della navigazione satellitare globale e dei sistemi geodetici. Implementano metodi di misurazione fondamentalmente nuovi, di cui parleremo nella seconda parte del nostro articolo. L'emergere di sistemi satellitari globali ha permesso di determinare le coordinate ovunque sulla Terra in qualsiasi momento. Allo stesso tempo, si fa riferimento alle scale temporali di riferimento e, per un oggetto in movimento, viene determinato il suo vettore di velocità (velocità e direzione del movimento). Tutto questo nel loro insieme viene spesso definito “posizionamento satellitare”. Attualmente esistono due sistemi globali nel mondo: il GPS americano (Global Positioning System) e il GLONASS domestico (Global Navigation Satellite System). Si tratta di sistemi di tipo telemetro che calcolano le coordinate di un ricevitore a terra dalle misurazioni delle distanze ai satelliti in movimento, le cui coordinate istantanee sono note come risultato del funzionamento del complesso a terra. La posizione del ricevitore si ottiene all'intersezione di tutte le distanze misurate (intersezione lineare). A differenza della misurazione a terra, in cui il segnale percorre la distanza misurata due volte, in avanti e all'indietro, i sistemi satellitari utilizzano un metodo senza richiesta con un singolo passaggio del segnale lungo il percorso. Il segnale viene emesso dal satellite e ricevuto da un ricevitore a terra, che determina il tempo di propagazione τ. La distanza tra il satellite e il ricevitore è p = vτ, dove v è la velocità media di propagazione del segnale. Lasciamo che il satellite emetta un segnale al tempo t0, e questo segnale arrivi al ricevitore al tempo t0 + τ, e dobbiamo determinare t. Per fare ciò, devono esserci orologi sul satellite e nel ricevitore, rigorosamente sincronizzati con ciascuno altro. Il segnale satellitare contiene un timestamp che viene trasmesso ogni pochi secondi. Il momento della sua partenza dal satellite, determinato dall’orologio del satellite, è “registrato” sull’etichetta. Il ricevitore “legge” la marca temporale e registra il momento del suo arrivo utilizzando il suo orologio. La differenza tra il momento in cui il tag lascia il satellite e quello in cui arriva all'antenna del ricevitore è l'intervallo di tempo richiesto τ. Gli orologi infatti non sono sincronizzati. Il satellite fissa degli standard di frequenza (e quindi di tempo) con una relativa instabilità di 10-12...10-13. È impossibile avere tali standard in ogni ricevitore; usano normali orologi al quarzo con un'instabilità dell'ordine di 10-8. Appare un valore sconosciuto Δh: la differenza nelle letture dell'orologio del satellite e del ricevitore, che distorce il risultato della determinazione della portata. Per questo motivo gli intervalli ottenuti dalle misurazioni sono detti pseudointervalli. Descriveremo di seguito come vengono determinate le coordinate utilizzandole. I sistemi GPS e GLONASS sono costituiti da tre settori (Fig. 3).
Un settore spaziale è un insieme di sistemi satellitari, spesso chiamato “costellazione” o “costellazione orbitale”. La costellazione completa è composta da 24 satelliti. Nel GPS si trovano su sei piani orbitali, ruotati di 60°, e nel GLONASS - su tre piani, ruotati di 120°. Quasi tutte le orbite circolari hanno un'altitudine di circa 20 km e il periodo orbitale è vicino alle 000 ore. Il settore comando e controllo comprende stazioni di localizzazione, un servizio orario preciso, una stazione principale con un centro di calcolo e stazioni per il download di informazioni sui satelliti. Le stazioni di localizzazione determinano le effemeridi (elementi orbitali) dei satelliti e calcolano le loro coordinate. Le informazioni vengono trasmesse ai satelliti scaricando le stazioni e quindi trasmesse ai ricevitori. Il settore utente è costituito da ricevitori satellitari, il cui numero non è limitato, e da un complesso di desk per l'elaborazione delle misurazioni (“post-elaborazione”, eseguita dopo le osservazioni sul campo). Segnale satellitare. I segnali vengono emessi dal satellite su due frequenze portanti L1 e L2. Sono soggetti alla codifica dello spostamento di fase (PM), che sposta la fase della portante di 180° nei tempi specificati dai codici binari del telemetro. Il trasferimento di fase corrisponde a una modifica dei codici da 0 a 1 o da 1 a 0. I codici del telemetro sono una tale alternanza di simboli (zero e uno) che è impossibile notare alcun motivo al suo interno, ma a determinati intervalli vengono periodicamente ripetuti con la precisione di ciascun simbolo. Tali processi sono chiamati sequenze pseudo-casuali (PSR) e formano codici pseudo-casuali. Vengono utilizzati due codici: uno per le misurazioni “approssimative”, l'altro per le misurazioni “precise”. Hanno periodi di ripetizione significativamente diversi (durata del codice). Pertanto, nel GPS, un codice approssimativo, chiamato codice C/A (dalle parole Coarse Acquisition - facilmente rilevabile, disponibile al pubblico), viene ripetuto ogni millisecondo, e la durata del codice preciso, chiamata codice P (Precisione) , è 266,4 giorni. La durata totale del codice P è suddivisa in segmenti settimanali, distribuiti su tutti i satelliti del sistema, ovvero il codice P di ciascun satellite cambia ogni settimana. Mentre il codice C/A è disponibile per tutti gli utenti, il codice P era originariamente destinato solo a coloro che avevano accesso autorizzato (principalmente per le forze armate statunitensi). Ora però i ricevitori di quasi tutti gli utenti hanno accesso al codice P. Nel sistema GLONASS la situazione è simile, l'unica differenza è nei nomi: il codice grossolano si chiama codice ST (precisione standard) e il codice fine si chiama codice VT (alta precisione). Tuttavia, esiste una differenza fondamentale tra GPS e GLONASS per quanto riguarda l'uso dei codici. Nel GPS, sia il codice C/A che il codice P sono diversi per ogni satellite con le stesse frequenze portanti L1 e L2; in GLONASS, al contrario, i codici ST e VT di tutti i satelliti sono uguali, ma le frequenze portanti sono diversi. In altre parole, il GPS utilizza la divisione del codice e GLONASS utilizza la divisione della frequenza dei segnali satellitari. Il codice grossolano manipola la portante L1, mentre il codice fine manipola entrambe le portanti L1 e L2. Il segnale satellitare “incorpora” anche tutte le informazioni trasmesse dal satellite che costituiscono il messaggio di navigazione: timestamp, dati sulle effemeridi satellitari, vari valori di correzione, un almanacco (una raccolta di dati sulla posizione di ciascuno dei satelliti nel sistema e lo stato della sua “salute”), ecc. Viene anche convertito in codice binario, che viene manipolato da entrambi i vettori. La frequenza dei simboli dei messaggi di navigazione è di 50 Hz. Lo schema generale della formazione del segnale satellitare nel GPS è mostrato in Fig. 4.
I moderni ricevitori satellitari possono funzionare in due modalità principali, chiamate misurazioni di codice e di fase. Le misurazioni del codice sono anche chiamate assolute, poiché consentono di determinare direttamente le coordinate dei punti X, Y, Z in un sistema di coordinate rettangolari geocentriche (cioè con l'origine nel centro di massa della Terra) e la modalità delle misurazioni del codice è chiamato navigazione. Durante le misurazioni del codice viene determinato il tempo di propagazione del segnale FM dal satellite al ricevitore, compreso il ritardo nell'atmosfera e la relativa correzione dell'orologio Δtch. Le misurazioni vengono effettuate utilizzando il metodo di correlazione. Il ricevitore genera esattamente la stessa larghezza di banda del satellite. Questo codice locale e il segnale ricevuto dal satellite vengono inviati a un correlatore, che inverte la fase del segnale di 180° nei momenti in cui cambiano i simboli del codice locale. Il ritardo del codice locale rispetto a quello satellitare è costretto a cambiare fino a quando i codici non corrispondono completamente. In questo momento la manipolazione viene rimossa all'uscita del correlatore e la potenza del segnale aumenta bruscamente (il che corrisponde al massimo della funzione di correlazione). Il ritardo richiesto corrisponde al tempo di propagazione del segnale. In questo modo è possibile misurare il ritardo solo all'interno della durata del codice (il suo periodo di ripetizione), che per un codice approssimativo è di 1 ms. Il tempo di propagazione che ci interessa è molto più lungo. In 1 ms un'onda radio percorre 300 km e il numero di millisecondi interi nel tempo di propagazione è determinato dal valore approssimativo della distanza, che deve essere noto con una precisione di 150 km. Quando si utilizza un codice esatto, questo problema non si pone, poiché la sua durata è maggiore del tempo di propagazione τр. Determinato τр e moltiplicandolo per la velocità della luce nel vuoto, otteniamo lo pseudo-intervallo P, legato all'intervallo geometrico р dalla relazione Р = р + cΔtам + cΔtч, dove cΔtаtm è il ritardo del segnale nell'atmosfera (che può essere determinati con vari gradi di accuratezza); c è la velocità della luce nel vuoto. In questa relazione le incognite sono p e Δtch. Ma la distanza geometrica p tra il satellite e il ricevitore può essere espressa attraverso le loro coordinate. Poiché le coordinate del satellite sono note dal messaggio di navigazione, allora p contiene tre coordinate sconosciute del ricevitore X, Y, Z e l'equazione per P contiene in realtà quattro incognite: X, Y, Z e At, . Misurando contemporaneamente fino a quattro satelliti, si ottiene un sistema di quattro equazioni in quattro incognite, dalla cui soluzione si trovano le coordinate desiderate del ricevitore. La contemporaneità è necessaria per mantenere un valore costante di Δtch. La precisione delle misurazioni del codice viene aumentata significativamente utilizzando il metodo differenziale utilizzando due ricevitori, uno dei quali (quello di base) è installato in un punto con coordinate note e opera continuamente nel codice P. Gli pseudo-intervalli da lui misurati vengono confrontati con quelli “di riferimento” calcolati dalle coordinate. Le differenze risultanti, o correzioni differenziali, vengono trasmesse al ricevitore mobile per la correzione della misurazione. Il metodo differenziale fornisce una precisione fino a diversi decimetri. Le misurazioni di fase vengono eseguite con due ricevitori e sono misurazioni relative, nelle quali non vengono determinate le coordinate dei ricevitori stessi, ma le differenze tra le loro coordinate omonime. La modalità di misurazione della fase è chiamata geodetica, poiché fornisce una precisione molto migliore rispetto alla modalità di misurazione del codice di navigazione. In questo caso non viene misurato il tempo di propagazione del segnale dal satellite al ricevitore, ma lo sfasamento delle oscillazioni della frequenza portante durante questo tempo. Tuttavia, dalle misurazioni possiamo ottenere non lo sfasamento completo φSR = 2 N + Δφ, “che va” a una distanza dal satellite S al ricevitore R, ma solo la sua parte frazionaria Δφ, inferiore a 2π. Il numero sconosciuto di cicli di fase completi N è il numero di lunghezze d'onda intere che si adattano alla distanza dal satellite al ricevitore. Poiché la distanza è grande (20 km) e la lunghezza d'onda è piccola (000 cm), N è circa 20 milioni e deve essere determinato in modo assolutamente preciso: un errore di uno darà un errore in un raggio di 100 cm. sviluppato per risolvere questo problema, in cui il ruolo principale è svolto dall'elaborazione matematica dei risultati delle misurazioni, eseguita a livello di programmazione. Dalle misurazioni di fase si ottengono pseudo-intervalli di fase, in cui il valore Δtр ha un'interpretazione leggermente diversa. Se durante le misurazioni del codice riflette il non sincronismo degli orologi del satellite e del ricevitore, durante le misurazioni di fase è una conseguenza delle oscillazioni non di fase degli oscillatori di riferimento del satellite e del ricevitore, che denotiamo con bf. Naturalmente Δtch e δφ sono strettamente correlati tra loro: δφ = 2πf ·Δtch. Per escludere δφ è sufficiente effettuare misure su due satelliti. Il valore di δφ può essere rappresentato come δφS - δφR (cioè la differenza nelle fasi iniziali delle oscillazioni dei generatori sul satellite e nel ricevitore). Se si osserva un satellite contemporaneamente con due ricevitori distanziati, la differenza nei risultati esclude il valore δφS per il satellite osservato. Se osserviamo il secondo satellite con gli stessi ricevitori, il valore δφS per questo secondo satellite è escluso dalla differenza. Se ora compiliamo la differenza delle differenze, la cosiddetta seconda differenza, il valore δφR per entrambi i ricevitori viene eliminato. Il secondo metodo di differenza è quello principale per le misurazioni geodetiche ad alta precisione. La seconda differenza di pseudo-intervallo di fase contiene le coordinate di due satelliti 1 e 2 e di due ricevitori A e B. Denotiamola P12. Se si eseguono misurazioni di pseudo-intervalli di fase fino a quattro satelliti nei punti A e B, è possibile creare tre equazioni indipendenti: per P12, P13 e P14, in cui tre differenze delle stesse coordinate dei punti A e B agiranno come incognite: (XA - XB), (YA - YB), (ZA - ZB). Risolvere un tale sistema di equazioni ci permette di trovare la lunghezza della base AB, e se uno dei ricevitori è posizionato in un punto con coordinate note (che è quello che fanno), allora le coordinate del secondo punto si trovano facilmente da le differenze risultanti. Per effettuare misure di fase alle frequenze portanti è necessario liberarle dalla modulazione del codice. Ciò si ottiene elevando al quadrato il segnale proveniente dal satellite (moltiplicandolo per se stesso), per cui un cambiamento di fase di 180° si trasforma in un cambiamento di 360°, cioè la codifica dello spostamento di fase viene rimossa e la portante viene ripristinata (al doppio della frequenza). Le misurazioni di fase forniscono precisione a livello centimetrico e, in alcuni casi, a livello millimetrico. Lo scopo dell'articolo non ci consente di coprire molti dettagli interessanti, ma speriamo che il lettore abbia ricevuto un'idea generale dei risultati della nuova scienza moderna: la geotronica. Autore: A.N.Golubev, Dr. tecnologia. scienze, prof. Università statale di geodesia e cartografia di Mosca
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È difficile nominare un'area dell'attività umana che non sia stata penetrata dalle conquiste della moderna elettronica radiofonica. Una delle scienze più antiche, la geodesia, la scienza della “misurazione della Terra”, non si è fatta da parte.
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