脉冲发射
脉冲接收
反 射 器
器
A
D
B
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
3
一、电磁波测距的基本原理
2、相位式测距原理公式
它是用一种连续波（精密光波测距仪采用光波）作为“运 输工具”（称为载波），通过一个调制器使载波的振幅或频 率按照调制波的变化做周期性变化。测距时，通过测量调制 波在待测距离上往返传播所产生的相位变化，间接地确定传 播时间t，进而求得待测距离D。
在上式中u=λ/2是已知的，ΔN可测出（测相器只能测定余长 uΔN，而不能测出整周数N）但仍有两个未知数，即待测距离D和整周 数N，这就使距离产生多值性，如能解出N，距离D就成为单值解。 由于测相器只能测定余长uΔN，而不能测出整周数N，例如用一个频 率测得2.578m，它可以是尾数都是2.578m的若干个大数不同的距离。这 好比担任量距的人记不住已经量了多少整尺段，只记得最后不足一个整尺 段的余长。显而易见，一个频率的测量只能得到余长而解不出N。如果选 择“测尺”（或频率）大于待测距离，则上式变成D=uΔN,这可解出距离D。 但由于测相精度只能达到10-3，所以想要用单一频率的测量来获得距离的 单值解，则精度和测程就不可能兼顾。
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
11
二、距离观测值的改正
• 第一类仪器本身所造成的改正：加常数 置平 乘常数（频率） 周期误差 • 第二类大气折光而引起的改正：气象 波道弯曲 • 第三类归算方面的改正：倾斜和投影到椭球面上（下册）
调制波的调制频率 f
角频率 周期T 波长
2f
设调制波在距离D往返一次产生的相位变化为 调制信号一个周期相位变化为2π，则调制波的传播 时间t为：

c cT f
t 2f
c D 4f
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
4
一、电磁波测距的基本原理
设调制信号为正弦信号， 即：
包含2π的整倍数N2π，和不足2π的尾数部分ψ，
N 2 2 ( N ) 2 ( N N ) N 2 2 c D 4f c c D ( N N ) ( N N ) u 2f 2 2f 2
两边的整数部份和小数部份应分别相等
N1 k N2的整数部份
例：u1=10m, u2=1000m, k=100,
N1 k N2的小数部份
N1 0.698 N 2 0.387
N1 kN 2的整数部份 38
D u1 ( N1 N1 ) 386.98 m
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
一、电磁波测距的基本原理
1、电磁波测距基本原理公式 D
A
1 D Ct2 D 2
2007.5.9
B
入射光 出射光
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
1
一、电磁波测距的基本原理
测定t方法有①直接测时：脉冲式测距仪 ②间接测时：相位式测距仪
直接测时一类测距仪称为脉冲式测距仪，该仪器因其精度较 低，通常只用于精度较低的远距离测量、地形测量和炮瞄雷 达测距。
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
7
一、电磁波测距的基本原理
设仪器采用了两把测尺配合测距，若用两者测定同一距离，则有：
D u1 ( N1 N1 )
D u 2 ( N 2 N 2 ) u 2 N 2
（限制所测距离D小于u2）
u2 k 测尺放大系数 u1 N1 N1 kN 2 N1为正整数，ΔN1为小于1的小数，该式
D u( N N )
单位长，“测尺”，“电子尺
相位式测距仪是 用长度为u的 “测尺”去量测 距离，量了N个 整尺段加上不足 一个u的长度就 是所测距离。
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
5
一、电磁波测距的基本原理
N值解算的一般原理：
D u( N N )
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控.9
10
一、电磁波测距的基本原理
分级 1999年《城市测量规范》规定，按1km测距中误差 (即 mD a b D ，当D=1km时)划分为两级： mD ≤5mm; I级： II级：5mm< mD ≤10mm。 Ⅲ级：10mm< mD ≤20mm。 a----固定误差(mm), b---比例误差系数(mm/km)， D---测距边长度(km)
1 D Ct2 D 2
c 3 10 m
8
1 m D cmt 2
s
要求mD 3mm
11
mt 2 10
s 一般只能达到10
2007.5.9
8
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2
一、电磁波测距的基本原理
光电脉冲法测距原理
时标脉冲 触 电子门 计数显示 发
2007.5.9
8
一、电磁波测距的基本原理
3、测距仪的分类和分级
脉冲式测距仪 按测定t的方法 相位式测距仪
按载波
光波 激光测距仪, 红外测距仪 微波 微波测距仪
长程 几十公里 按测程 中程 数公里至十多公里 短程 3公里以下
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
6
一、电磁波测距的基本原理
• 为解决扩大测程和提高精度的矛盾，既得 到距离的单值解，同时具有高精度和远测 程，相位式测距仪一般采用一组“测尺” 共同测距，即用精测频率测定余长以保证 精度，设置多级频率（粗测频率）来解算N 而保证测程，从而解决“多值性”问题。
重庆交通大学土木建筑学院测绘系<<控制测量学>>
2007.5.9
9
一、电磁波测距的基本原理
单载波 可见光, 红外光, 微波 按载波数 双载波 可见光与可见光, 可见光与红外光 三载波 可见光可见光和微波, 可见光红外光微波
漫反射目标(非合作目标) 按反射目标 合作目标 平面反射镜, 角反射镜 有源反射器 同频载波应答机, 非同频载波应答机