文摘
大气模型基于表面测量的压力,温度,相对湿度一直用于提高射线跟踪的激光测距精度。大气折射激光测距系统可以造成严重的错误。通过本研究,大气对激光光束的影响通过使用激光测距的原理了。大气校正计算为0.532,1.3,和10.6微米波长通过德黑兰的天气条件,伊斯法罕,自2012年3月至2013年3月在伊朗布什尔。通过本研究气象数据的大气校正是计算每月的意思。当然,气象数据来自气象监测站在德黑兰、伊斯法罕,布什尔。大气校正计算11、100和200公里激光束传播在30°、60°、90°上升为每个传播角度。研究结果表明,在同一个月,光束发射角度、大气校正是最精确的波长为10.6微米。激光测距误差降低了通过增加激光发射角。与两个Marini-Murray和Mendes-Pavlis模型大气校正为0.532 nm相比。
1。介绍
通过激光测距系统,距离计算发射光束的往返时间的计算和反映从目标。从这个角度来看,这类系统有两个基本部分:脉冲发生器和发射器包括其光学系统和附属设备和探测器和接收脉冲分析仪包括接收望远镜和梁飞行时间测量装置(1]。距离激光测距仪系统的开发和使用1961年至1962年在美国首次卫星特别不等。应用卫星是b (BEACONEXPLORER-B)。在1965年首次成功实现了接收信号。大气中通过最近的模型被认为是对称的球面来简化计算测距和延迟引起的大气。在这些模型中,水平梯度大气反射指数将被忽略,因为它导致天使误差不到一厘米不到10度(2]。由于大气湍流,光束折射诱导通过激光测距系统误差。大气折射指数增加了平均光程。群速度误差范围从2.5米在天顶几乎13米的海拔10度。强烈的大气动荡造成了随机误差的光学路径长度在10度可能几厘米。许多模型已经开发正确的激光测距测量,因为意味着大气折射率。大气测量数据产生的测距网站通过提到使用模型和其准确性收到几厘米在20度。为了增加这些测量的精度,结果表明,精度有限的大气传播和湍流效应以及由系统硬件。对于单频卫星激光测距系统,马里尼和莫里提出了一个模型包含精度需求。因此,所有已知的发展改进的大气校正公式都是基于Marini-Murray方案(3- - - - - -5]。门德斯和Pavlis开发了一种新的基于Marini-Murray[修改模型6]。与水平梯度折射和折射球面对称,许多准确的模型可以用来纠正错误。当然,提到的模型需要很多气象数据。基于表面模型的测量取决于地球表面附近的地形和其他大气的影响。激光测距精度高,是最好的距离测量方法之一7,8]。提到技术用于空气出生出生的平台范围以很短的范围和空间平台等范围。层大气折射率不同的误差因素精确测距。大气校正方法应用,以减少错误和计算准确的地面站点之间的距离和目标。通过目前的方法,实现真正的价值之间的距离地面站点和目标,遇到的错误值计算,最后测量由于大气效应(AC)。通过目前的工作,研究了大气对激光传输的影响基于Marini-Murray模型。群折射率误差计算通过使用门德斯和Pavlis修改模型的比较。由于大气,发生错误准确测量研究了考虑天气状况的激光发射器。大气校正在德黑兰一年的天气状况,伊斯法罕,布什尔计算。天气条件,即意味着压力,平均温度,降水,和平均相对湿度为664(毫米汞柱),18°C, 225毫米,和41%,德黑兰,630(毫米汞柱),16°C, 160 mm,伊斯法罕和52%,和760年(毫米汞柱),25°C, 280毫米,分别为71%,布什尔。 The atmospheric correction was calculated for laser beams at several wavelengths and for 11, 100, and 200 km propagation path lengths. Calculations were done for three laser beam emission angles, that is, 30, 60, and 90 degrees. Because of this, the real meteorological data of the above mentioned states was used.
2。激光测距原理
在激光测距距离地面站点和一个目标,很短的激光脉冲是发送到目标引导一个望远镜。从目标表面接收器发送脉冲反散射望远镜。这个望远镜是梁记录探测器装备决定了脉冲时间的战斗。图1展示了该系统的原理图。测量时间乘以光速给两个时间激光发射器站点之间的距离和目标(9,10]。因为大型地面站点之间的距离和目标,选择脉冲的力量必须大到足以达到反射表面,然后背散射探测器。准确测量的重要参数之一是发送脉冲的脉冲宽度。因此非常短的脉冲宽度约为几十皮秒被选中。根据,0.45厘米测量精度将达到30微微秒脉冲宽度(1]。
3所示。大气校正的理论
激光束是一样的其他电磁辐射影响的传播媒介。当光从一个中等传送到另一个,它的速度是不同的。光路的直接传播,而是提到速度变化引起的折射或凹。的凹仅仅是受到两个介质的浓度差和频率(或波长)的光。地球大气中不是一个均匀介质。它还包括气体和其他微粒,使评估媒介复杂变化的影响。介质的不均匀性引起的折射光束的传播路径。这条路在长距离成为凹。图2显示了梁的凹路径()和直线路径(),将在真空旅游。激光光束的光程旅行可以从下列方程计算(11]: 在那里,组折射率和吗角是由斯涅尔定律可以评估一个分层的球形介质使用(2): 在那里,折射率和梁的上升角度测量站点根据图吗2。组折射率()可以从下列方程计算12]: 在那里,是一组折射参数。计算组折射率,大气校正(AC)可以实现(4): 第一学期(4)是群速度误差。由于激光的变化,所提到的错误是脉冲群速度,因为大气透过率。第二个任期的区别是直接光束路径()和光束光程旅行(),显示在图2。由于第二项,错误值是10度上升角约3 - 4厘米。对刨丝器的角度来说,这是第一项相比可以忽略不计的错误(11- - - - - -13]。
该集团折射参数可以评估马里尼和穆雷关系(14]: 在哪里在百帕斯卡总体压力,在开尔文温度,是部分水蒸气压力,是一组折射率标准条件;也就是说,酒精含量K和1 atm。压力。可以使用(评估6)中,是激光测距仪波长在测微计15]。考虑以下:
4所示。结果与讨论
交流的价值德黑兰、伊斯法罕、和布什尔州被使用(计算1)- (8)和实际气象月平均数据,也就是说,温度、压力和相对湿度,在一年。激光束AC值计算为0.532,1.3,和10.6微米和11,100年,传播路径长度200公里。计算了三束激光发射角度,也就是说,30岁,60岁,90度。研究的结果发表在数字3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14。一个可以看到(4),结果表明,AC值显然取决于激光波长、发射角和传播路径长度。通过数据可以看到3- - - - - -1410.6,大气校正μ米在相同的发射角度和相同的传播路径长度的至少一个对另一个波长。这意味着10.6μ需要更少的大气校正。1.3以同样的方式μ需要更少的大气校正对0.532μ米波长。数据3- - - - - -5和数字9- - - - - -14是大气校正和波长曲线。这些曲线绘制11、100和200公里的传播路径长度的三束激光发射角度下30日60和90度。这些曲线是算三州编号(德黑兰、伊斯法罕和布什尔)利用计量组织数据。
根据(4)和(2),AC值取决于上升角度,太。可以看到这种依赖性定性数据6- - - - - -8。结果表明,对于给定的传播路径长度,增加上升角度降低了大气校正(见图6- - - - - -14)。大气对激光光束的影响也在调查中。数据6- - - - - -8描述大气校正和上升角度图0.532、1.3和10.6μ米波长11公里传播路径长度三个州。集团折射参数与波长在伊斯法罕,德黑兰和布什尔州的天气条件计算,图中所示15。门德斯和Pavlis修改模型已被用于AC修正为0.532µm测距,其结果与Marini-Murray模型的结果相比,表中描述1。AC值在表1显示的两个模型之间的区别和门德斯和Pavlis模型更好的结果。
5。结论
通过本文,激光测距系统进行了研究。还错误由于激光+宽度和大气效应在激光发射器的计量条件进行了研究。月平均计量数据的大气校正的德黑兰,伊斯法罕,布什尔州在一年计算。大气校正计算为0.532、1.3和10.6μ激光波长和11、100、200公里传播路径长度下三个发射角度。大气校正的价值观相同的发射角度和传播路径长度增加从10.6μ米至0.532μm;因此,得出的结论是,气氛是第一波长大约一个窗口。对于给定的州,AC值之间的差异表明,它依赖于大气状况,也就是说,温度和压力的测量。根据访问结果,最低组折射参数为布什尔伊斯法罕和最大。得出结论说,布什尔的天气条件,也就是说,高压,高温、高湿度、高组参数,因此高集团与折射率。这群高折射率需要更多的激光束大气校正。总的结论是,各种天气状况导致激光测距误差,必须计算和补偿。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。