Для прецизионных лазерных дальномерных систем среднеквадратическая погрешность может быть снижена до единиц сантиметров. Это достигается повышением точности прогноза условий распространения излучения, применением методов статистической обработки серии измерений, совершенствованием аппаратуры.

Для формирования модели атмосферы, более близкой к реальной, используют данные наземных и радиозондовых измерений давления, температуры и влажности. Еще более точная модель может быть получена по данным нескольких метеостанций, образующих сетку в районе размещения ОЛС[5]. Эти меры позволяют довести атмосферную среднеквадратическую погрешность до единиц сантиметров при малых зенитных углах. Погрешность снижается до 0,5 см при работе в зенит.

Повышение временнуго разрешения счетчика дальности до 0,1 нс, достигнутое в настоящее время, обеспечивает погрешность цифрового измерителя дальности менее 1 см.

Технически наиболее сложной является проблема уменьшения погрешностей, обусловленных неопределенностью структуры поля на выходе лазера и флуктуациями интенсивности при отражении. Рассмотрим детальнее погрешности измерения, обусловленные этими причинами, и пути их уменьшения.

В типовой структуре дальномера моментом прихода отраженного импульса считается момент срабатывания порогового устройства, когда отношение правдоподобия достигнет порогового значения. Измеренный таким образом временной интервал не является оценкой максимального правдоподобия. Имеет место некоторая систематическая погрешность, значение которой зависит от уровня отраженного сигнала. Флуктуации интенсивности в импульсе вызывают появление случайной ошибки, которая ограничивает точность всей системы.

Первой причиной возникновения флуктуаций являет­ся неупорядоченное изменение модового состава излуче­ния лазера в течение импульса и от импульса к импуль­су. Фактически поле на выходе лазера и у объекта явля­ется неопределенным. Вторая причина — интерференция излучения отраженного различными участками объекта (в частности, несколькими уголковыми отражателями по ИСЗ). В результате поле в раскрыве приемной антенны имеет зернистую структуру (specle). Третья причина флуктуаций - статистический характер потока фотоэлектронов. Расчеты показывают, что при большом количестве фотоэлектронов флуктуации сигнала на выходе фотоприемника невелики. С уменьшением числа фотоэлектронов флуктуации сильно возрастают.

Кардинальным методом повышения точности является уменьшение длительности импульса. В частности, при длительности импульса менее 1 нс ошибка, обусловленная наличием помех и флуктуациями отраженного импульса, при одиночном измерении не будет превышать 10 см.

Использование статистических методов обработки серии измерений позволяет обеспечить дальнейшее повышение точности измерения.

В качестве итога проведенного анализа отметим, что такие меры, как применение центрированного приема, укорочение длительности зондирующего импульса непосредственно отражаются на структуре приемной и передающей частей ОЛС. Повышение точности считывания временного интервала связано со структурными изменениями в блоке дальности. Более точный учет условий распространения излучения в импульсных системах обычно не отражается на структуре системы, а влияет лишь на процесс вторичной обработки данных.

Рассмотренные методы повышения точности не исключают, конечно, такого фактора, как увеличение энергетического потенциала ОЛС, который обеспечивается рациональным выбором типа и режима лазерного источника излучения.

Список литературы:

1. “Лазерные измерительные системы” Батраков А.С., Бутусов М.М. и др. под ред. Лукьянова Д.П. - Радио и связь, 1981

2. “Основы проектирования лазерных локационных систем” Малашин М.С., Каминский Р.П., Борисов Ю.Б. - Высшая школа, 1983

[1] Радиолокационная станция

[2] Лазерная локационная система

[3] лазерная измерительная система

[4] Искусственный спутник Земли

[5] Оптическая локационная система