Métodos de observación de la geodesia por satélite
Mida la dirección del satélite con estrellas como fondo y utilice la luz solar reflejada por el satélite o el rayo láser reflejado por el espejo del satélite para tomar fotografías mediante el procesamiento y la restauración de fotografías, el espacio. Se puede obtener la dirección del satélite en el momento de la fotografía. La precisión de la dirección del satélite obtenida mediante fotogrametría puede alcanzar 0,3" en buenas condiciones.
La observación de la orientación fue el método principal utilizado en la década de 1960, y sus datos de observación se utilizaron para establecer una red de triangulación espacial mediante métodos geométricos. para la observación La precisión es difícil de mejorar y hay pocos satélites y oportunidades de observación, por lo que rara vez se utiliza.
Telémetro láser satelital El telémetro láser satelital instalado en la estación terrestre emite pulsos láser al satélite. y recibe la luz reflejada del reflector del satélite, midiendo el tiempo transcurrido entre pulsos para calcular la distancia de la estación al satélite. A principios de la década de 1960, se intenta utilizar tecnología láser para medir la distancia de una estación terrestre a la luna. Se obtuvieron resultados satisfactorios en el futuro, con la aparición de satélites artificiales con reflectores láser y la mejora de los instrumentos, la precisión de la medición continuó mejorando. El telémetro láser de primera generación utilizó observación de seguimiento visual y el error de medición fue 2. metros; el seguimiento automático de segunda generación tiene un error de decímetro; la precisión del telémetro de tercera generación alcanza el nivel de centímetros.
El principio de funcionamiento del telémetro láser satelital se muestra en la Figura 3. Se mide el pulso emitido por el láser de estado sólido. El circuito de muestreo intercepta y forma una señal de referencia después de la conversión fotoeléctrica, que se envía al dispositivo de sincronización como un pulso de apertura de puerta. La mayoría de los pulsos del láser se transmiten al satélite a través del sistema óptico. , y el sistema receptor refleja el pulso de regreso al suelo y el tubo fotomultiplicador lo recibe y lo convierte en pulsos eléctricos. Después de amplificarlo y darle forma, se envía al dispositivo de cronometraje como un pulso cerrado para el cronometraje. el tiempo de propagación del pulso láser entre el telémetro y el satélite, en función del cual se puede calcular el telémetro y el satélite.
Los telémetros láser de satélite se dividen en telémetros fijos y móviles. se instala en una estación terrestre fija, y este último se puede instalar en un vehículo y es muy móvil. La precisión es aproximadamente la misma.
Para utilizar una computadora para controlar el telémetro láser para realizar un seguimiento automático. el satélite, es necesario tener una predicción precisa de la órbita y convertirla en las coordenadas del satélite en el momento de la observación, y luego calcular el ángulo del acimut, el ángulo de altitud y la distancia se ingresan en la computadora para el control automático del satélite.
La tecnología de medición por láser por satélite se ha utilizado ampliamente en los campos de la geodesia y la geodinámica en la década de 1970. La distancia entre la Luna y la Luna ha logrado grandes avances. como el alcance del láser satelital, pero también puede mejorar las efemérides lunares y calcular el parámetro de gravedad de la Tierra GM. La precisión del alcance del láser lunar se ha alcanzado en aproximadamente 10 cm.
Se basa en el principio de medición del desplazamiento de frecuencia Doppler. sobre el efecto Doppler, la frecuencia de las ondas electromagnéticas emitida continuamente por el transmisor de radio instalado en el satélite es fs, y la frecuencia de las ondas electromagnéticas recibida por el receptor de la estación terrestre es fe. Para el efecto Doppler, existe la siguiente relación:
Donde maquillaje es la variabilidad de la distancia desde el satélite a la estación terrestre, y c es la velocidad de la luz al introducir el receptor. La frecuencia de vibración f. y la longitud de onda de la onda electromagnética transmitida por el satélite λS = c/fS, la fórmula anterior se escribe de la siguiente forma: el receptor acumula el cambio de frecuencia del tiempo t1 al t2, es decir, la fórmula anterior está claramente integrada, allí es: donde n es el cambio de frecuencia registrado del receptor de t1 a t2. A partir de esto, se puede calcular la distancia o la variabilidad del alcance desde el satélite a la estación terrestre a partir del desplazamiento de frecuencia observado. La Figura 4 muestra el cambio en el cambio de frecuencia Doppler.
Para mejorar la precisión, el satélite transmite dos frecuencias coherentes y, mediante el procesamiento de datos, se puede eliminar la mayor parte del efecto ionosférico. La medición del cambio de frecuencia Doppler puede funcionar las 24 horas del día y puede obtener una gran cantidad de datos de observación en poco tiempo.
El Sistema de Satélites Meridian, también conocido como Sistema de Navegación por Satélite Naval (NNSS), es un típico sistema de navegación y posicionamiento basado en el principio de medición Doppler. El satélite Meridian de este sistema transmite continuamente señales de ondas electromagnéticas para medición de desplazamiento de frecuencia Doppler, con frecuencias de 150 y 400 MHz respectivamente. En la portadora de 400 MHz se modulan la señal horaria y las "efemérides de emisión". El receptor Doppler de la estación terrestre no sólo observa el cambio de frecuencia Doppler, sino que también recibe la información. Utilizando el desplazamiento Doppler observado y la relación matemática entre la posición instantánea del satélite y las coordenadas de la estación, se pueden calcular las coordenadas geocéntricas de la estación.
El instrumento utilizado para las mediciones Doppler del satélite Meridian se llama receptor Doppler.
El satélite Meridian se puede observar pasando una vez cada hora desde las estaciones terrestres. Generalmente se realizan de 40 a 50 observaciones, y las coordenadas geocéntricas de la estación obtenidas utilizando efemérides transmitidas y tecnología de posicionamiento de un solo punto tienen una precisión de aproximadamente 3 a 5 metros. Además, también se pueden utilizar tecnología de posicionamiento conjunto (dos estaciones que observan sincrónicamente el satélite meridiano) y tecnología de posicionamiento de arco corto (múltiples estaciones que observan sincrónicamente el satélite meridiano). Ambas técnicas de posicionamiento pueden debilitar los efectos de los errores de efemérides de los satélites y de la refracción atmosférica, pero la primera trata las efemérides de las transmisiones por satélite como un valor conocido, mientras que la segunda las trata como un valor observado. Al utilizar estas dos tecnologías, el error de posición relativa entre cada dos puntos se puede reducir a menos de 1 metro. Posteriormente, Estados Unidos calculó las efemérides precisas de 1 a 2 satélites meridianos. Según esta tecnología de efemérides y posicionamiento de un solo punto, el error de las coordenadas geocéntricas de la estación también está dentro de 1 metro.
El método de posicionamiento Doppler del satélite Meridian no se ve afectado por el clima y los instrumentos utilizados son ligeros y fáciles de operar. Ahora se ha convertido en el método principal para determinar las coordenadas geocéntricas de puntos terrestres. En la red geodésica astronómica, la instalación adecuada de estaciones Doppler puede verificar y mejorar la calidad de la red y convertir el sistema de coordenadas geodésicas local en un sistema de coordenadas geocéntricas globalmente unificado. Combinando el posicionamiento Doppler por satélite y la nivelación del suelo, también se pueden obtener anomalías de elevación relativa con una precisión superior a 1 metro.