УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Полезная модель относится геодезическим измерениям с использованием спутниковых радионавигационных систем, преимущественно при работе в условиях сильного влияния отраженных сигналов, в частности при работах в залесенной местности, а также в городских стесненных условиях.
Известно устройство для проведения геодезических измерений, содержащее штатив, на котором неподвижно установлены цилиндрический шток и подвижная стойка, а по поверхности цилиндрического штока выполнен винтовой паз (патент РФ №2116656, G01S 7/36). Подвижная стойка в своей верхней части снабжена фланцем, на котором укреплена выносная горизонтальная штанга, а в нижней части - направляющим штифтом и штурвалом. На выносной горизонтальной штанге устанавливают спутниковую антенну (датчик), при этом длина горизонтальной штанги и шаг винтового паза, выполненный по поверхности цилиндрического штока, находятся в пределах нескольких длин волн. Данное технические решения обеспечивает повышение точности геодезических измерений при определении плановых координат с помощью спутниковых приемников при работе в кодово-импульсном режиме в условиях сильно залесенной местности
Известно также мачтовое подъемно - поворотное устройство для проведения спутниковых кодовых геодезических измерений, содержащее цилиндрический шток, расположенный внутри подвижной стойки, снабженной в своей верхней части выносной горизонтальной штангой для установки спутниковой антенны (патент РФ на полезную модель №42326, G01S 7/36, прототип). Указанный цилиндрический шток в своей верхней части, а подвижная стойка в своей нижней части снабжены центрирующими втулками. При этом цилиндрический шток выполнен заодно с опорной стойкой, включающей в
своей верхней части опорный фланец, ограничивающий нижнее положение подвижной стойки
Данное техническое решение обеспечивает повышение точности геодезических измерений при определении плановых координат с помощью спутниковых приемников при работе в кодово-импульсном режиме в условиях сильно залесенной местности, но не решает аналогичную задачу при фазовых измерениях.
Задачей изобретения является повышение точности определения геодезических координат с помощью спутниковых приемников при фазовых измерениях.
Техническим результатом изобретения является уменьшение влияния многопутности принимаемого сигнала на результаты фазовых измерений в условиях большого уровня мешающих (отраженных) сигналов.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для проведения спутниковых геодезических измерений, содержащем штатив, включающим в своей верхней части опорный фланец с укрепленным на нем цилиндрическим штоком, расположенным внутри подвижной стойки, снабженной в своей верхней части выносной горизонтальной штангой для установки спутниковой антенны, при этом цилиндрический шток в своей верхней части, а подвижная стойка в своей нижней части снабжены центрирующими втулками, согласно полезной модели, указанная подвижная стойка в своей нижней части снабжена выполненным с ней заодно трапециевидным кольцом, включающим нанесенный на его внешнюю поверхность указатель положения, а на горизонтальной поверхности указанного опорного фланца размещен подвижный лимб с угловой шкалой, при этом длина горизонтальной штанги для установки спутниковой антенны находится в пределах 0,5 λ, где λ - длина волны несущих колебаний, преимущественно 0,5 λ.
Целесообразно также, чтобы по боковой поверхности цилиндрического штока с шагом 0,5 λ, где λ - длина волны несущих колебаний, был выполнен ряд направляющих
проточек, а в боковой поверхности подвижной стойки на уровне нижней проточки было выполнено резьбовое отверстие с установленном в нем фиксирующим (опорным) винтом.
Сущность полезной модели заключается в том, что для того чтобы уменьшить влияние явления многопутности на результаты измерений и таким образом повысить точность и достоверность определения координат при работе в залесенной местности при фазовых измерениях, спутниковую антенну располагают на горизонтальной штанге, длина которой находится в пределах 0,5 λ, где λ - длина волны несущих колебаний, что является максимально возможным удалением фазового центра антенны спутникового приемника от измеряемой точки при одновременном обеспечении надежности фазовых измерений. На каждой измеряемой точке измерения производят при дискретном круговом перемещении антенны в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через измеряемую точку. Как результат данной технологии прием прямых и множества отраженных электромагнитных волн с их последующей обработкой, накоплением и осреднением обеспечивает получение конечных результатов геодезических измерений, в значительной степени свободных от влияния отраженных сигналов.
На фиг.1 приведен общий вид устройства согласно полезной модели, на фиг.2 показан фрагмент распределения значений определяемых координат при реализации полезной модели.
Устройство согласно полезной модели содержит цилиндрический шток 1, расположенный внутри подвижной стойки 2, снабженной в своей верхней части выносной горизонтальной штангой 3 для установки спутниковой антенны 4. Цилиндрический шток 1 в своей верхней части, а подвижная стойка 2 в своей нижней части снабжены центрирующими втулками 5 и 6, соответственно. Цилиндрический шток 1 неподвижно укреплен на опорном фланце 7 штатива 8. Опорный фланец 7 включает также подвижный лимб 9 с угловой шкалой от 0° до 360°, через каждые 45°. Подвижная стойка 2 выполнена заодно с трапециевидным кольцом 10, включающим указатель положения 11.
Для обеспечения устойчивого вращения антенны 4, а также возможности изменения ее положения по высоте, вдоль цилиндрического штока 1 выполнены направляющие проточки 12 с шагом 0,5 λ, где λ - длина волны несущих колебаний, а в боковой поверхности подвижной стойки 2 на уровне нижней проточки 12 выполнено резьбовое отверстие 13 с установленном в нем фиксирующим (опорным) винтом 14.
Геодезические измерения с помощью устройства согласно полезной модели осуществляют следующим образом.
Предварительно, перед началом пошагового кругового перемещения антенны 4, вращая подвижную стойку 2, находят направление на максимальное число одновременно наблюдаемых спутников, после чего вращение антенны 4 прекращают. Это положение антенны 4 считают исходным (нулевым). Фиксируют соответствующее положение указателя 11 и совмещают с ним нулевую отметку шкалы лимба 9. Затем, контролируя прием спутников, поворачивают подвижную стойку 2 по часовой стрелке, например на угол 45°. В таком положении в течение не менее одной минуты выполняют геодезические измерения, которые заносятся в память измерительной аппаратуры. Далее в том же направлении по часовой стрелке по угловой шкале лимба 9, вращая подвижную стойку 2, поворачивают антенну 4 на следующие 45° и производят измерения также в течение не менее одной минуты. Этот процесс продолжают до завершения полного оборота вращения антенны 4, то есть до возвращения ее в первоначальное исходное положение, в котором также выполняют аналогичные геодезические измерения. При необходимости высокоточного определения координат исследуемых точек идентичные измерения производят на нескольких высотах антенны 4, для чего подвижную стойку 2 поднимают и фиксируют на следующей проточке 12 цилиндрического штока 1 (на высоту 0.5λ≈10 см). Процесс измерений при каждой высоте антенны 4 выполняют, как это описано выше Принятые сигналы, прямые и отраженные, автоматически регистрируются, накапливаются, обрабатываются. Конечные значения координат каждой из исследуемых
точек на местности определяют путем осреднения полученных осредненных значений при каждом из фиксированных положений антенны 4 на данной точке.
Ниже приведены результаты реализации устройства согласно полезной модели.
В таблице показан фрагмент результатов геодезических измерений согласно изобретению с использованием субметровой GPS системы, состоящей из приемников Legacy - HGD фирмы Topcon (базовая станция) и Pathfinder PRO XR фирмы Trimbler (мобильная станция).
На фиг.2, в качестве примера для пункта наблюдений №1909 (см. таблицу), показано полученное распределение значений координат данной точки при дискретных геодезических измерениях согласно полезной модели (* - полученные значения координат исследуемой точки при каждом фиксированном положении антенны 4, - значения координат измеряемой точки, полученные в результате усреднения всех значений - *)
Представленные результаты демонстрируют, что реализация устройства согласно полезной модели обеспечивает высокую точность (одного порядка с точностью при работе в открытой местности) определения координат пунктов наблюдения при проведении фазовых измерений в залесенной местности.
Результаты измерений спутниковым кодово-фазовым комплексом Javad (база) - PathFinder (мобильная станция) в открытой и залесенной местностиВысота смешанных пород 20 м., расстояние между деревьями 5-7 м.
Дата
№ пункта
m<sub>x</sub>, м
m<sub>y</sub>, м
m<sub>H</sub>, м
m<sub>xy</sub>, м
М<sub>x</sub>, м
М<sub>y</sub>, м
М<sub>H</sub>, м
М<sub>xy</sub>, м
Кол-во видимых спутников, высота антенны, м
Примечание
15.11.05
9650
0.17
0.18
0.34
0.24
0.20
0.17
1.05
0.23
7-8; 2
Открытая местность
15.11.05
0372
0.18
0.18
0.37
0.25
0.24
0.25
0.77
0.32
7-8; 2
15.11.05
9715
0.22
0.20
0.41
0.27
0.21
0.18
0.91
0.29
7-8; 2
29.11.05
3950
0.15
0.17
0.48
0.20
0.19
0.21
1.20
0.29
5-6; 2
Лес
29.11.05
1909
0.14
0.15
0.36
0.19
0.16
0.18
1.35
0.21
5-7; 2
m<sub>x</sub>, m<sub>y</sub>, m<sub>H</sub> - ошибки определения координат x, y и высот Н по уклонениям от среднего значения;m<sub>xy</sub> - ошибка определения местоположения <img he="7" wi="30" file="00000002.tif" img-content="undefined" img-format="tif" /> по уклонениям от среднего значения;М<sub>xy</sub> - ошибка определения местоположения по уклонениям от истинного значения (из высокоточных определений); М<sub>x</sub>, M<sub>y</sub>, М<sub>H</sub> - ошибка определения координат x, y и высот H по уклонениям от истинных значений.