卫星激光测距系统稳定性分析及提高

以典型SLR系统为研究平台,根据测量数据的产生流程,详细分析了卫星测量与系统校准时的状态差异,并评估了状态差异对测量数据距离偏差的影响,引出SLR测量数据稳定性提升的途径.研究成果用于上海天文台SLR系统后,2015年度对地球动力学卫星(Lageos)观测数据的长期稳定性、短期稳定性和标准点精度分别由改造前的12. 7 mm、22. 7 mm和2. 0 mm提升到4. 1 mm、9. 3 mm和1. 0 mm,国内率先达到国际卫星激光测距组织(ILRS)的数据质量标准(10 mm,20 mm和5 mm)并持续保持,提升了我国在SLR领域的国际地位和观测数据权重,具有良好的推广应用前景.     

双波长激光测距系统及精度的研究

本文介绍用毫微秒脉宽YAG激光器的基频光(1.064μm)和倍频光(0.532μm)进行双波长激光测距的研究结果。实验装置的测时精度优于22ps(r. m. s.),测距精度优于15cm。若将二倍频改为三倍频(0.355μm)或对输出的二波长激光的脉冲峰值相对抖动进行修正,则测距精度可达厘米级。     

高重复率卫星激光测距的关键技术及其进展

高重复率卫星激光测距技术通过采用千赫兹的发射频率获得更多的观测数据来提高测距精度,是未来卫星激光测距的发展方向.综述了国内外高重复率卫星激光测距系统采用的关键器件及技术的研究现状,并展望了系统未来的发展趋势.     

利用激光测距卫星实现对测控设备的精度鉴定

测控设备的精度具有重要意义，利用激光测距卫星进行测控设备精度鉴定具有可行性和很大的优越性。首先选择待鉴定的目标，并进行标校；然后选定合适的精确定轨卫星；在轨道预报的基础上，使光学、遥测、雷达等测控设备同时跟踪指定卫星，获得测量数据；通过对卫星精确定轨的模型的应用，获取精确数据；两者对比就可以对测控设备的精度进行准确地鉴定。该方法操作简便，精度高，有着广泛的推广应用前景。     

异步应答激光测距技术测量精度实验

异步应答激光测距与传统反射式激光测距相比,接收激光功率仅与距离的2次方成反比,可极大地提高卫星激光测距的作用距离,并可实现星地时差测量.该技术自提出以来一直是激光测距的重点研究方向,但目前尚未应用于卫星激光测距领域.为了验证该体制的工程可行性,掌握测量精度,文中设计并开展了地面演示验证试验,利用两台地面激光器分别模拟位于地面和航天器的终端,充分模拟真实情况下的星地异步应答激光测距.结果表明:异步应答测距体制方法可行,可用于两终端之间距离和主波时差的精确测量,其测距精度介于两个测距终端对应的反射测距精度之间.     

卫星激光测距系统中图像处理子系统设计

为了提高卫星激光测距系统的自动化程度,设计了一套用于卫星激光测距系统的图像处理子系统。本子系统通过图像处理手段,解算出激光束光尖和卫星位置,并将位置偏差反馈给控制计算机,用以调整激光束的出光方向和修正预报偏差。首先给出了该系统的软硬件框架和实现流程;然后重点介绍了图像处理部分算法;最后结合实际观测对系统进行性能验证,结果表明本系统功能正常,稳定可靠,在一定程度上提高了激光测距系统的精度和实时性。     

时间间隔测量系统用于激光测距及其误差浅析

文中从影响激光测距精度的因素分析入手,提出了最具影响力的因素,阐述了提高测距精度的途径和方法,简要介绍了时间间隔测量（T.I.M）系统及其关键技术之一－－模拟扩展器的工作原理,从理论和实例两方面分析了引进该技术对提高测距精度的实际效果,分析了其中的利弊和应注意的问题。     

高自动化卫星激光测距系统研究与设计

卫星激光测距(SLR)技术因测量精度高而广泛应用,但由于涉及多门学科领域使得系统复杂,制约了自动化水平提高,影响着该技术的发展和推广应用。基于上海天文台SLR系统平台,分析了SLR的操作流程,提出光学系统、伺服系统、控制系统及远程监控管理系统等自动化发展方向,设计了角秒级精度光束指向瞄准方法,研制了精度为1″的小型化伺服控制系统,实现了观测模式的快速切换,并搭建远程监控管理系统,使整个SLR系统的自动化能力得到提高,减少了人力操作,提高了观测效率。应用上述研究成果,在国内成功进行了SLR的远程控制实验,实现了SLR系统的异地操作和监控,为SLR的全自动化及远程控制应用奠定了技术基础。     

调制函数对偏振调制激光测距精度影响分析

为减小传统激光测距方法中复杂电路系统对脉冲计时或相位比较引起的测距误差,针对偏振调制激光测距技术,利用电光调制器中晶体折射率随施加电场线性变化的特性,将待测物体反射的光脉冲调制成时间的函数,通过所得偏振光两个垂直方向上的光强比值求解待测距离。在研究其测距原理、距离方程及误差分析的基础上,推得文中测距方法所能达到理论测距精度的表达式,并分析调制过程中正弦、锯齿、指数三种调制函数对测距精度的影响,在相同距离范围内,锯齿函数具有更好的适用性,正弦函数与指数函数的组合函数具有更高的测距精度。进一步分析正弦函数不同波段对测距精度的影响可知,采用-/6~/6波段调制时其适用性及测距精度都有很大提高。研究结果对提高偏振调制激光测距精度具有重要意义。     

采用模数转换技术提高脉冲激光测距的测时精度

针对脉冲激光测距中计数量化误差影响测时精度的问题,本文提出了采用模数转换技术提高测时精度的方法,并进行了可行性与精度分析,理论与实践结果均表明,该方法易于实现,能够容易地将计数量化误差减少若干个数量级。     

卫星激光测距系统的指向偏差修正

为了控制激光测距望远镜准确指向目标,本文采用图像处理方法精确识别卫星位置,计算卫星质心相对于参考中心的偏差并转换为望远镜的脱靶量,从而通过伺服系统修正望远镜的指向偏差;同时识别光束图像,得到光尖位置并计算光尖点与接收视场中心的偏差量,修正激光束指向偏差。     

脉冲式高精度激光测距技术研究

本文对脉冲式激光测距仪的误差来源进行了分析,着重讨论了影响测距仪随机误差的几个因素。通过分析可以看到,提高时间间隔测量电路的分辨率,采用高速阈值鉴别芯片以及缩短信号上升沿是提高测距精度的有效方法。其中,信号上升沿的缩短可以通过采用窄脉冲激光器以及适当的接收电路带宽来实现。通过仿真计算得到,保持5ns上升时间不被扩展的最小带宽约为90MHz。采用这个思路设计了一种高精度激光测距系统。经测试,该系统对500m内不同距离目标的单次测距精度(3σ)在0.077m～0.115m之间,对距离在500m到3km的目标则优于0.1‰D+0.05m (D为距离)。同之前采用不同激光器和带宽的设计相比,该系统的单次测距精度有了明显的改善。     

GPS卫星用于微波导航与激光测距

ＧＰＳ－３５／３６叼卫星，既能用于微波导航，又能用于激光测距；本文论述了这种ＧＰＳ卫星的作用和影响。     

导航卫星白天激光测距实现方法分析

实现对导航卫星的白天激光测距对增加观测弧段和高精度轨道评估数据量有重要意义。本文分析了针对中高轨道和地球同步轨道导航卫星实现白天激光测距的技术难点,介绍了白天卫星激光测距的噪声抑制和信号识别技术。针对卫星导航系统应用．详述了导航卫星白天激光测距实现方法及初步测量结果．并探讨了提高导航卫星白天激光测距能力的改进方法。     

基于精密星历的长春站激光测距数据评价及改善

为提升长春站卫星激光测距数据稳定性,从卫星激光测距物理机制及评价指标出发,建立了基于精密星历的数据评价系统,分析了长春站数据的稳定性及外符合精度。根据分析结果,采用前沿半峰（LEHM）剪切算法改进数据预处理方法,降低了卫星形状效应对数据精度和稳定性的影响。分析表明,基于精密星历的数据评价系统与国际卫星激光测距组织（ILRS）数据中心评价结果一致。采用LEHM剪切算法进行数据处理后,长春站Lageos-1卫星数据的标准点精度由4.9 mm提高至3.9 mm,短期稳定性由19.8 mm提高至18.1 mm,长期稳定性由6.2 mm提高至5.4 mm,外符合精度由79.6 mm提高至68.2 mm。改进的数据预处理算法可有效提升数据稳定性及外符合精度,为长春站数据稳定性与精度的进一步提升指出了方向。     

我国实现白天千赫兹卫星激光测距

中国科学院国家天文台长春人造卫星站卫星激光测距(SLR)系统实现白天千赫兹卫星激光测距。这也使该站成为国际上少数具备白天常规千赫兹卫星测距能力的台站之一。     

卫星激光测距合作目标技术现状和进展

卫星激光合作目标技术是卫星激光测距系统的重要组成部分,广泛应用于导弹、人造卫星和月球等激光测距系统中．是实现高精度测距和精密定轨的关键技术。介绍了国内外卫星激光合作目标的技术现状,并展望了其未来发展趋势。     

机载扫描激光测距精度的研究

基于高亮度,高重复频率激光源的机载扫描激光测距,是提供对地定位高程数据的一种技术手段,而高的测距精度又是定位数据满足实用要求的重要保证。本文首先根据机载遥感对地定位的发展需求,介绍机载扫描激光测距的基本原理与研究现状,接着分析机载扫描激光测距精度的范畴和影响因素,同时提出了测距精度改进的主要措施。     

双飞秒激光测距系统的测量精度分析

对双飞秒激光绝对距离测量系统的测量 精度进行了分析,主要包括激光器量子 噪声、重复频率稳定性和数据采集与处理误差等因素的影响。通过建立双飞秒激光等效采样 的物理模型并与实 验对比,得出各因素对测距精度影响的大小和特点。结果表明,典型飞秒激光器量子极限的 时间抖动对测 距精度能产生10 μm量级的影响;激光器重复频率稳定性引入的测距误差为10－10×L(L为待测距离);数据采集与处理过 程对测量精度有百nm的影响。通过对以上各因素的分析和评价,可为双飞秒激光测距 系统及类似测距系统测量精度的改善提供依据。