Система лазерная координатно-измерительная сканирующая авиационная CP780-IS, 60857-15

Назначение

Система лазерная координатно-измерительная сканирующая авиационная CP780-IS (далее по тексту - система) предназначена для измерений координат наземных точек с борта самолета или вертолета (далее по тексту - авиационный носитель) для целей построения трехмерных моделей земной поверхности и расположенных на ней объектов.

Описание

Конструктивно система представляет собой совокупность лазерного дальномерного сканера; подсистем определения местоположения и углов пространственной ориентации авиационного носителя; блоков сбора и накопления измерительной информации; управляющего компьютера; программного обеспечения.

Принцип действия системы состоит в следующем. В полете сканирующий пучок импульсного лазерного излучения направляется на земную поверхность в плоскости, перпендикулярной направлению полёта. Отраженные сигналы регистрируются приемником излучения и преобразуются в цифровую форму. Для сканирования используется вращающаяся четырехгранная зеркальная призма, угол поворота которой измеряется оптическим кодовым датчиком, установленным на оси вращения. В течение полета бортовой навигационный приемник регистрирует координаты авиационного носителя в геоцентрической системе координат. Измерения угловой ориентации носителя в пространстве осуществляются инерциальной навигационной системой (ИНС), в которой используются гироскопические датчики углов курса, крена и тангажа и три акселерометра. Вся измерительная информация, получаемая в полете, поступает в бортовой регистратор данных. Управление системой в полете осуществляется оператором с компьютера, который связан кабельными соединениями с блоком сканера, приемником, ИНС и блоками сбора и накопления измерительной информации.

Определение взаимного положения антенны навигационного приемника и ИНС производится при монтаже системы на борт авиационного носителя с использованием средств измерений, не входящих в состав системы. Ориентация системы координат ИНС относительно блока сканера окончательно уточняется в процессе тестового полета.

Координаты точек отражения импульсов лазерного излучения от земной поверхности вычисляются после полета в процессе постобработки.

Общий вид системы с указанием мест пломбировки и нанесения знака утверждения типа показан на рисунках 1 и 2.

а - место пломбировки б - место нанесения наклейки со знаком утверждения типа (нижняя панель)

Рисунок 2 - Вид системы установленной со стороны нижней панели на самолете

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) RiACQUIRE предназначено для тестирования системы и сбора данных лазерного сканирования вместе с данными от ИНС и навигационного приемника. С учетом данных сканирования, а также доступной информации по положению авиационного носителя и высоте полета, в реальном времени рассчитывается покрытие подстилающей поверхности данными сканирования, с указанием необходимой плотности измерений вдоль направления полета. Эта опция позволяет избежать пробелов в сборе данных сканирования, которые иначе были бы обнаружены только в процессе обработки данных. ПО также обеспечивает визуальную информацию о текущих измерениях ИНС и приемника, что позволяет проверить достоверность этих результатов. Непрерывная запись состояния системы и авиационного носителя сохраняет историю полета с целью последующего анализа и документирования.

Задачи по обработке данных включают полный анализ формы отраженного лазерного сигнала и привязанных к земле данных лазерного сканирования путем объединения с данными полета от подсистемы ИНС и приемника. Эти функции обеспечиваются соответственно ПО RiANALYZE и RiWORLD.

ПО RiANALYZE позволяет отфильтровать данные лазерного сканирования по интервалам времени, по диапазонам угла сканирования и дальности. Кроме того, ПО производит вычисление дальности до цели тремя возможными способами: по «центру тяжести» отраженных импульсов, по максимумам амплитуд отраженных импульсов, аппроксимированных Г ауссовой кривой, итерационным методом (вычисление гауссовых пиков основано на решении линеаризованной системы уравнений).

ПО RiWORLD соединяет данные лазерного сканирования с данными положения и ориентации авиационного носителя и преобразует их в геоцентрическую систему координат. Эта процедура основана на использовании меток времени, сохраняемых при каждом измерении (данные лазерного сканирования, ИНС и приемника).

ПО RiPROCESS предназначено для обработки, анализа и визуализации данных лазерного сканирования. Здесь же используются результаты калибровки при монтаже составных частей системы на авиационном носителе и результаты определения положения и ориентации авиационного носителя при съемке. ПО RiPROCESS имеет функцию обработки результатов сканирования контрольных объектов при калибровочном полете с целью получения окончательных параметров взаимной ориентации сканера и ИНС.

Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «А» по МИ 3286-2010. Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики

Метрологические характеристики авиационной системы приведены в таблице 2. Таблица 2

Знак утверждения типа

наносится в виде наклейки на заднюю панель системы и на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом CP780-IS. 001 МП «Инструкция. Система лазерная координатно-измерительная сканирующая авиационная CP780-IS. Методика поверки», утвержденным первым заместителем генерального директора - заместителем по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ» 23.07.2014 г.

Основное средство поверки:

Полигон пространственный эталонный, погрешность при измерениях приращения координат в плане не превышает ± 5 мм, при измерениях длин линий не превышает ± 5 мм.

Сведения о методах измерений

Система лазерная координатно-измерительная сканирующая авиационная CP780-IS. Руководство по эксплуатации. CP780-IS РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к Системе лазерной координатно-измерительной сканирующей авиационной CP780-IS

1    ГОСТ Р 53606-2009. «ГНСС. Методы и технологии выполнения геодезических и землеустроительных работ. Метрологическое обеспечение. Основные положения».

2    Техническая документация фирмы - изготовителя.