測距定位系統是進行距離測量並且進行定位的系統。
測距定位系統是由定位模組、雷射測距模組、三維數字羅盤、供電系統、掌上電腦、數據控制中心(含實時質量控制模組、數據獲取存儲模組、目標粗定位模組等)等模組構成。
基本介紹
- 中文名：測距定位系統
- 外文名：range positioning system
- 類別：測繪技術
- 套用：軍事
- 系統組成：定位模組等
- 測距法：脈衝測距法等
雷射測距儀,測距法,整體結構,工作流程,定位模式,技術路線,
雷射測距儀
雷射技術一出現，就在軍事套用方面發揮了巨大作用。雷射測距機就是雷射技術在軍事領域套用的成功典範。脈衝雷射測距機作為軍用裝備器材，發展於60年代初，經過40多年的開發、研製和裝備，己經廣泛套用於各種套用領域與測距領域。由於其具有良好的方向性和單色性，所以與微波等其它測距方法相比，雷射測距具有方向性好、測距精度高、測程遠、抗干擾能力強、隱蔽性好等優點，因此在軍事領域得到了廣泛套用。作為現代軍事偵察技術和距離探測設備的重要技術之一，脈衝雷射測距技術對提高防空、海上作戰、中近程精確打擊及陸上武器攻擊的命中精度方面己起到了關鍵作用，未來武器系統的發展及其命中精度的提高將在很大程度上依賴於雷射測距技術的發展。
對距離進行測量，是軍事中重要研究項目，因為射擊、大炮、偵察等都需要精確的距離數據。雷射的出現，使各種軍用雷射測距儀相繼發展起來。事實也證明，雷射測距與大炮、坦克相結合構成的火控系統，大大提高了首發命中率，己成為軍隊必備的武裝裝備，被譽為常規武器的威力倍增器。
其中，脈衝雷射測距以其峰值功率高、探測距離遠、測距精度高、對光源相干性要求低等優點在工業、航空航天、大地測量、建築測量和機器人等領域獲得了廣泛套用。不同的套用對測量範圍與精度有不同的要求，在軍事上，測量範圍從幾百米到幾十千米，相應的精度要求從幾十厘米到幾百米;而在航空航天方面，從太空飛行器間的對接到飛船的著陸，精度要求在毫米量級。
雷射測距的優點:高雷射測距的精度與操作者的經驗和被測距離無關，誤差取決於儀器的精度。戰術雷射測距儀的誤差在厘米以內，科學實驗的測距儀精度更高(有合作目標)，最好的測距紀錄是384401km，誤差僅10cm。用雷射測距對衛星進行精密測軌，精度達1cm。口本用於預防地震的長距離監測系統，全程84km誤差小於1mm，測距儀體積小重量輕，己裝備的雷射測距儀重量一般為10kg左右，最小只有0.36kg，體積只有香菸盒那么大。雷射由於方向性好，所以可以不用巨大的天線就可以發射極窄的光束。如束散角為1/20mrad的雷射束，只需直徑7.62cm的光學天線;而對微波來說要想得到同樣的束散角，其天線直徑需305m以上。
雷射解析度高，抗干擾能力強，窄的光束和短的脈衝寬度，不僅使微波的橫向和縱向目標解析度大大提高，而且不受電磁干擾和地波干擾。例如在飛彈的初始段微波測距由於嚴重的地波干擾而不能使用，雷射卻得心應手。
測距法
雷射測距按測距原理區分，大體有如下三類：
(1)脈衝測距法，這種脈衝測距的精度大都為米的量級，是用於軍事及工程測量中精度要求不高的場合使用。
(2)相位測距法，通過測量單色連續雷射的調製波在待測距離上往返傳播所發生的相位變化，間接測量時間，達到距離測量目的。這種方法測量精度高，通常在毫米量級，因而在大地、工程和體育測量中得到了廣泛套用。
(3)干涉測距法，它也是一種相位法測距，但不是通過測量雷射調製信號的相位來測定距離，而是通過測量雷射光波本身的干涉條紋變化來測定距離，所以距離解析度可達到半個雷射波長，通常達到微米量級。
(1)脈衝測距法，這種脈衝測距的精度大都為米的量級，是用於軍事及工程測量中精度要求不高的場合使用。
(2)相位測距法，通過測量單色連續雷射的調製波在待測距離上往返傳播所發生的相位變化，間接測量時間，達到距離測量目的。這種方法測量精度高，通常在毫米量級，因而在大地、工程和體育測量中得到了廣泛套用。
(3)干涉測距法，它也是一種相位法測距，但不是通過測量雷射調製信號的相位來測定距離，而是通過測量雷射光波本身的干涉條紋變化來測定距離，所以距離解析度可達到半個雷射波長，通常達到微米量級。
整體結構
測距定位系統是由GPS定位模組、雷射測距模組、三維數字羅盤、供電系統、掌上電腦、數據控制中心(含實時質量控制模組、數據獲取存儲模組、目標粗定位模組等)等模組構成。系統中，GPS模組可以實時測定流動點的位置並提供測量時間，為系統提供WGS84大地測量基準和時間基準;雷射測距模組獲取流動點至目標點間的斜距;三維數字羅盤提供系統的姿態;供電系統提供各模組的正常工作用電接口及外接電源串口，保證各模組的正常穩定工作;掌上電腦用於存儲接收到的數據並發出有關命令;數據控制中心實現數據的綜合處理及用戶界面的可視化操作。
工作流程
定位模式
1)作業人員手持GPS雷射測距系統從目鏡瞄準待定位目標，按下測距按鈕，互動式界面實時顯示流動點位置、目標到流動點的距離、視線姿態和目標粗略位置信息。
2)作業人員移動一段距離，從下一個方位瞄準目標測距，互動界面除顯示流動點位置、目標到流動點的距離、視線姿態和目標粗略位置信息外，還將實時顯示狀態信息。當狀態正常時，顯示上次與本次觀測數據綜合計算的目標位置信息;當狀態異常時，顯示上次的目標定位信息。
3)作業人員繼續移動一段距離，從另一個方位瞄準目標測距。當狀態正常時，顯示的目標位置一般較前次準確。
4)作業人員繼續移動瞄準目標，獲取5-8個狀態正常的GPS衛星觀測數據、測距數據、姿態數據和狀態數據。外業工作結束。
2)作業人員移動一段距離，從下一個方位瞄準目標測距，互動界面除顯示流動點位置、目標到流動點的距離、視線姿態和目標粗略位置信息外，還將實時顯示狀態信息。當狀態正常時，顯示上次與本次觀測數據綜合計算的目標位置信息;當狀態異常時，顯示上次的目標定位信息。
3)作業人員繼續移動一段距離，從另一個方位瞄準目標測距。當狀態正常時，顯示的目標位置一般較前次準確。
4)作業人員繼續移動瞄準目標，獲取5-8個狀態正常的GPS衛星觀測數據、測距數據、姿態數據和狀態數據。外業工作結束。
5)導入GPS基準站數據進行數據處理，精確解算目標的三維坐標。
技術路線
測距定位系統實時定位的技術:第一步，外業測量，採集GPS數據、三維數字羅盤數據和雷射數據，並將這些數據存儲於雷射測距儀中;第二步，利用單點定位算法對測站點坐標進行解算，給出測站點的三維坐標，並在界面上顯示坐標信息;第三步，對數據進行實時質量控制，初步剔除粗差及無效的觀測量;第四步，聯合GPS數據、三維數字羅盤數據和雷射數據共同解算目標點坐標，在界面上顯示目標點粗略的三維坐標。
