Системы лазерные координатно-измерительные сканирующие авиационные Leica ALS80-CM, Leica ALS80-HP, Leica ALS80-UP

Назначение

Системы лазерные координатно-измерительные сканирующие авиационные Leica ALS80-CM, Leica ALS80-HP, Leica ALS80-UP (далее - сканеры) предназначены для измерения приращения координат, а так же для определения трехмерных координат точек земной поверхности, инженерных объектов и сооружений с борта авиационного носителя.

Описание

Сканеры изготавливаются в трех модификациях - ALS80CM, ALS80-HP, и ALS80-UP. Модификации отличаются высотой сканирования и погрешностью определения координат точек земной поверхности.

Конструктивно сканеры построены по модульному принципу и состоят из:

-    лазерного импульсного дальномера;

-    сканирующей системы, состоящей из гальвомотора и качающегося зеркала;

-    системы навигации и позиционирования (состоящей из высокоточного ГНСС-приемника и инерциального измерительного устройства IMU);

-    блока системного контроллера, обеспечивающего управление работой всего комплекса и регистрацию данных.

Для сканирования земной поверхности используется качающееся зеркало. Импульсы лазерного излучения направляется на объекты местности в плоскости, перпендикулярной оси качания зеркала. Это обеспечивает развертку в направлении, перпендикулярном направлению полета. Развертка в продольном направлении обеспечивается за счет движения носителя. Различные режимы работы зеркала могут обеспечивать разный рисунок сканирования на местности (синусоидальный, треугольный, растровый).

Отраженные от объектов местности сигналы улавливаются приемником излучения и преобразуются в цифровую форму. При этом также регистрируются время прохождения сигнала, угол отклонения зеркала, и интенсивность отраженного сигнала. Угол поворота зеркала измеряется специальным кодовым датчиком (encoder), установленным на оси вращения зеркала.

Одновременно с этим записываются данные, поступающие от системы навигации и позиционирования - измерения от ГНСС-приемника, на основании которых вычисляются текущие координаты носителя, и измерения инерциального измерительного устройства IMU (углы наклона и ускорения относительно осей системы координат IMU). При дальнейшей пост-обработке по этим данным вычисляются уточненные координаты и углы ориентации сканеров (траектория).

Данные всех компонентов сканеров синхронизированы по времени с помощью метки времени полученной от ГНСС приемников. Это позволяет в дальнейшем, на основании данных

о положении и ориентации сканеров, вычислить пространственное положение каждой точки местности, от которой отразился соответствующий импульс. Таким образом формируется так называемо «облако точек лазерных отражений (ТЛО)», то есть совокупность точек, соответствующих точкам отражения импульсов от объектов местности. Для каждой точки известны пространственные координаты, вычисленные в заданной системе координат, и интенсивность отраженного сигнала.

Управление сканерами осуществляется оператором со специальной консоли оператора (управляющего компьютера), соединенного кабелями со сканером.

Определение взаимного положения и ориентации инерциальной системы и сканирующей системы (зеркала) производится при изготовлении и заводской калибровке с использованием средств измерений, не входящих в состав сканеров.

Определение взаимного положения антенны ГНСС-приемника и инерциальной системы производится при установке сканеров на борту воздушного судна с использованием средств измерений, не входящих в состав сканеров.

Сканеры не имеют специальной пломбировки; все винты, обеспечивающие доступ к компонентам, могущим повлиять на изменение характеристик системы, заливаются специальным лаком.

Внешний вид сканеров, с указанием места нанесения знака утверждения типа, представлен на рисунках 1 и 2.

а    в    б

а - блок лазерного импульсного дальномера LS80-LP б - блока системного контроллера SC80-CM в - дисплей пилота PD60 г - консоль оператора OC60

Рисунок 1 - Общий вид сканеров

а - место нанесения наклейки со знаком утверждения типа (передняя панель)

Рисунок 2 - Внешний вид лазерного импульсного дальномера

Программное обеспечение

Сканеры поставляются со встроенным программным обеспечением (ПО) FlighPro. Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Таблица 1- Идентификационные данные ПО

Метрологически значимая часть ПО сканеров и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от преднамеренных изменений.

Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «Высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится в виде наклейки на переднюю панель лазерного импульсного дальномера и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки приведен в таблице 4.

Поверка

осуществляется по документу Leica ALS80-CM, Leica ALS80-HP, Leica ALS80-UP. 001 МП «Системы лазерные координатно-измерительные сканирующие авиационные Leica ALS80-CM, Leica ALS80-HP, Leica ALS80-UP. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИФТРИ» 18 июля 2017 г.

Основные средства поверки:

-    эталон 2-го разряда длины - совокупность опорных пунктов в диапазоне от 1 до 30 км по ГОСТ 8.750-2011 с известными значениями координат в системах координат ПЗ-90.11, ГСК-2011, WGS-84, предел абсолютной допускаемой погрешности измерений взаимного положения смежных пунктов в диапазоне длин от 1 до 30 км (1+110-7L) мм, где L -расстояние между пунктами в мм, абсолютная погрешность определения координат геодезических пунктов 10 мм;

-    тахеометр электронный эталонный Leica ТМ 30, допускаемое СКО измерений углов - 0,5", допускаемое СКО измерений расстояний 0,6+110-6D мм, регистрационный номер 40890-09 в Федеральном информационном фонде;

-    аппаратура геодезическая спутниковая «EFT S1 GNSS, доверительные границы абсолютной погрешности определения длины базиса при доверительной вероятности 0,997 ±3(2,5 + 0,510-6D) мм в плане, ±3(5 + 0,510-6D) мм по высоте, доверительные границы абсолютной погрешности определения координат при доверительной вероятности 0,997 ±750 мм в плане, ±1500 по высоте, регистрационный номер 66127-16 в Федеральном информационном фонде.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемой аппаратуры с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке в виде наклейки или оттиска поверительного клейма.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

ГОСТ Р 8.750-2011«Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для координатно-временных средств измерений». Техническая документация фирмы-изготовителя.