Определение местоположения объекта разностно-дальномерным методом

Лабораторная работа № 6

Цель работы: с помощью пакета Excel определение географических координат объекта – источника сейсмоакустического сигнала разностно-дальномерным навигационным методом.

Задание на выполнение работы: рассчитать координаты линий положения и построить диаграмму определения местоположения объекта с использованием сигналов трех датчиков

Теоретические сведения:

При работе с акустическими и сейсмоакустическими сигналами для определения местоположения объекта используется разность моментов прихода сигнала на датчики , измерив которую можно определить радионавигационный параметр , где и - расстояние от объекта до двух радионавигационных точек A и B, образующих базу системы датчиков (рис.1). Такой метод определения местоположения объекта называется разностно-дальномерным.

Разностно-дальномерный метод определения местоположения объекта

Y M

M^’

А 0 В X

Рис.1.

Местоположение объекта с использованием разностно-дальномерных систем (РДС) определяется как точка пересечения линий положения, каждая из которых представляет собой гиперболу от двух пар датчиков, образующих триаду.

Разность расстояний от объекта до датчиков, образующих базу, вычислим по формуле:

,

где с – скорость звука, определяемая с учетом значения метеопараметров на момент прихода сигналов на датчики по формуле:

(1)

где м/с, - температура в градусах Цельсия, f- относительная влажность воздуха в значениях от 0 до 1.

Линии положения (координаты x и y) и пересечение линий положения в искомой точке (координаты объекта) вычисляем, решая систему трех уравнений:

, (2)

где - разность моментов прихода сигнала на 1 и 2 датчики;

- разность моментов прихода сигнала на 1 и 3 датчики;

- разность моментов прихода сигнала на 2 и 3 датчики;

- известные координаты 1,2 и 3 датчиков;

x и y –вычисляемые координаты линий положения;

Порядок выполнения работы:

1. Для заданного файла записи сигнала определить моменты прихода сигналов на датчики;

2. Из приведенного примера выписать координаты X и Y трех датчиков; координаты объекта даны для проверки точности создаваемых линий положения .

3. Зная моменты прихода сигналов на датчики найти три разности моментов прихода , , .

4. Из файла метеопараметров 05_09.xls выписать температуру и влажность воздуха для заданного файла и, создав файл в пакете Excel, сосчитать скорость звука по формуле (1).

5. Зная скорость звука, вычислить навигационные параметры для каждой базы.

6. Задавшись значениями x и y координат точки, лежащей на линии положения, рассчитать параметры по формулам системы уравнений (2). Задача состоит в том, чтобы корректировать x и y таким образом, чтобы рассчитанные в системе уравнений параметры совпали с параметрами, расчитанными в п.5. Координаты x и y, полученные при этом, принадлежат точкам, лежащим на линиях равного положения, которые и необходимо построить. Для точности необходимо рассчитать 4 или 5 таких точек.

7. Построить диаграмму в пакете Excel, на которой показать датчики, объект и линии положения, пересечение которых дает искомые координаты объекта, полученные с помощью сигналов датчиков.

Пример выполнения задания в пакете Excel

Отчет должен содержать:

1. Задание на выполнение работы

2. Рассчитанную таблицу и график линий местоположения ( см. пример выполнения задания).

3. Выводы

Контрольные вопросы:

1. Опишите принцип определения местоположения объекта с помощью сигналов трех датчиков.
2. Опишите методику выполнения расчета