激光测距的高重频干扰分析

介绍了对激光测距机有源欺骗式干扰途径,建立了有源欺骗干扰数学模型,并计算出对高重频激光干扰机的频率和功率要求,重点分析了对于大目标和小目标测距干扰机的出光功率要求及影响干扰机出光功率的各种因素,定义了2个综合性参量干扰束散角比例系数β和漫反射板综合反射参量σ。     

基于近红外小功率卫星激光测距研究

为分析天琴计划激光测距台站卫星激光测距探测能力,设置单脉冲能量（平均功率）分别为0.15 mJ（0.015 W）,0.4 mJ（0.04 W）和4 mJ（0.4 W）对同步轨道卫星qzs2、compass i3和compass i5分别于夜晚和白天进行激光测距实验。理论方面,分析了白天天光背景噪声强度,并结合雷达方程计算了不同平均功率条件下卫星激光测距的有效回波率,重点分析了平均功率对卫星激光测距探测能力的影响。实验方面,固定望远镜俯仰角（E=50°）,旋转望远镜测量不同指向时的天光背景噪声强度。采用探测效率为60%（@1064 nm）的超导探测器阵列,并结合空间滤波、时间滤波和光谱滤波的方法抑制背景噪声,开展了小功率白天卫星激光测距。分析得到,白天对同步卫星激光测距的最小功率为0.04 W,夜晚对同步卫星激光测距的最小功率为0.015 W。天琴计划激光测距台站已具备白天和夜晚全时段常规卫星激光测距能力,将为今后天琴计划引力波探测卫星全时段激光测距奠定基础。     

分米精度卫星激光测距

从1964年探险者22号人造卫星发射以来便开始了卫星激光测距工作。卫星激光测距精度已由开始的米级提高到分米级和目前的厘米级。高精度卫星激光测距的实现,使它能广泛应用到大地测量和地球动力学的研究上。通过精密测出卫星轨道和它的微小变化,可以研究全球性的重力场模型。可以精确的确定地面点坐标,对长基线的测量精度可达3～5cm。并可能对地表面的微小变化,如极移、大陆漂移、板块运动、地球自转速率的变化等进行研究。通过地壳坐标点的变化,反应出地壳的形变,可进行地震等预报。由于这些重要的应用,使这项工作在全球迅速发展起来。     

高精密卫星激光测距

大地测量学家认为,绝对精度小于2厘米的激光测距,使用卫星来提高对地震的了解成为可能。由于技术的改进,现在这种设想接近于现实。     

基于二值图像的卫星激光测距数据处理

为了改善激光测距数据处理中信号提取困难以及自动化程度还不高的现状,考虑激光测距数据的特征,结合二值图像处理和分析的技术提出一种新的提取测距信号的方法。先将原始数据映射为一幅二值图像,根据激光测距数据密度分布特点作第一次粗略的去噪,再根据信号形状特征作一次细去噪,将去噪后的图像矩阵逆映射回来。实验结果显示用于各种激光测距中的自动数据处理有很好的效果,可替代人工选点的激光测距数据提取方式。     

激光地球动力学卫星激光测距实验

实验用跟综机架是一台地平式经纬仪,主镜口径625毫米。由于Lageos卫星距离远,星等暗,我们确定改主镜作为导星镜用。其光学系统如图1所示。 在转台两悬臂水平轴方向,和在次镜反射光的光路中安装一个45°反射镜,它可以透过5320埃的激光回波,带宽为200埃。实验证明,导星镜可以顺利地跟踪14等星的Lageos卫星,它的视场是42分。在上海地区,天气好的话,仰俯角可以跟到39°。     

地球卫星新型激光测距系统

为了改进地球卫星间距离的激光测距测量精度,发展了一种新技术。这个方法是利用一个锁模激光发射器和一个装有偏转电极的象变换管,测量激光脉冲到远距离的后向反射器和返回的飞行时间。发射和返回光脉冲信号聚焦在象变换管的光电阴极上,而它的偏转板由一个非常稳定的振荡器产生高压120兆赫正弦波触动。由两个光脉冲在输出荧光屏上成象的相对位置,能够精密测量飞行时间超过偏转正弦周期的某个大的积分的N倍的小数部分。N值借助于一个辅助测量获得,测量时发射和返回光脉冲用光电倍增管接收,信号输出采用开门和关门通用的时间间隔计数器。已经建成系统的一种实验室试验方案并在屋顶上进行了测试,全长(来回)大约80米。在这个全长测量中,用激光测距系统所得结果的统计偏差相当于±1.3厘米的误差(标准误差)。因为单程距离测量的误差应该是全程的一半,所以这个结果意味着测距精度±7毫米。由激光测量得到的全长平均值和用常规的方法(即用一个钢尺)测得的结果相符达到±1厘米(小于共同的实验误差)。     

卫星激光测距数据处理方法研究进展

数据处理技术的发展与进步是实现毫米级卫星激光测距（Satellite Laser Ranging,SLR）的重要保障。文中简要回顾了SLR技术的发展历程,阐述了数据处理技术在SLR的实际应用,着重介绍了国内外典型的数据处理算法及其发展脉络。同时,针对大地测量产品的应用需求,分析了目前SLR数据处理算法的适用性、稳定性及存在的问题。最后,针对激光测距的未来发展态势,提出了新一代SLR数据处理方法面临的挑战及可能的解决方案,并对其发展趋势做出展望。     

基于贪婪动态融合的卫星激光测距优化算法

结合当今技术的发展状况,针对台站观测任务数量多、问题建模难、求解复杂度高等问题,提出了一种基于贪婪算法与动态规划算法融合的改进贪婪动态规划算法。该算法首先将调度问题划分成几个子问题,然后根据约束条件以最大化观测收益为目标函数对问题进行迭代求解,进而生成近似最优观测计划。实验结果表明,该算法在解决观测任务调度问题时具有一定的可行性和实用性,并为下一步建立台站自动化运行系统奠定坚实的基础。     

卫星激光测距数据处理算法的研究进展

简述了卫星激光测距系统研究背景和发展现状,阐述了数据处理算法在卫星激光测距技术中的重要地位和作用,重点介绍了当前国际上普遍采用的一些数据处理算法的发展应用情况以及一些先进的数据处理算法的研究进展,包括屏幕处理技术、泊松统计滤波算法、相关检测算法等.最后展望了卫星激光测距技术及其数据处理算法的发展方向.     

旋转卫星激光测距数据分析与处理

为解决传统的旋转卫星激光测距数据频谱分析方法运算量大、耗时长的问题,提出一种基于快速Lomb-Scargle算法的卫星激光测距数据处理方法。首先用经验模式分解方法来自适应地去除O-C残差中代表卫星轨道运动的低频趋势项;然后采用快速Lomb-Scargle算法对预处理后的数据进行频谱分析,得到相对应的周期图,进而分析卫星的自转速率。采用该方法处理了奥地利Graz站千赫兹测距系统测量得到的Ajisai卫星的数据,分析得出2010年5月Ajisai卫星自转的速率约为0.472Hz。并对4圈激光测距资料进行处理,结果表明,该方法可以将频谱分析运算量降低两个数量级,节省大量处理时间,为快速高效地处理大量的旋转卫星激光测量数据提供了新思路。     

SBG卫星相机扩大用于激光测距

为SBG卫星相机研制了一种激光测距装置。用可以活动的镜片,使接收器可在照相与光电工作方式之间快速变换。对测地卫星GeosA的初步观测得到了满意的激光回波数据,随机测试误差为±1米。     

百kHz重复频率卫星激光测距

对卫星激光测距(Satellite Laser Ranging, SLR)回波数与重复频率、脉冲能量及功率关系进行分析,表明单位时间内相同激光回波数,重复频率越高所需激光脉冲能量和平均功率越低;同时对SLR单次测量精度及标准点数据精度进行分析,表明标准点时长内测距点数越多,SLR标准点精度越高。提出点火脉冲群与门控脉冲群收发交替的工作模式,解决超高重复频率后向散射光噪声对激光回波干扰问题。开发多缓冲区存储模式,使测量软件数据实时处理与储存效率提升4~6倍。基于中国科学院上海天文台60 cm口径SLR系统,以快速事件计时器、脉冲群生成器、低噪声单光子探测器等,采用脉冲间隔5 μs、单脉冲能量80 μJ的皮秒激光,收发交替脉冲群模式下实现100 kHz重复频率低轨至高轨卫星的SLR测量,近地星Hy2b标准点精度达到28.55 μm,远地星Galileo218标准点精度达到136.51 μm,为发展更高重频和高精度空间目标激光测距提供了有效方法。     

基于超导探测器的白天卫星激光测距试验与研究

超导纳米线单光子探测器是一种新型的单光子探测器,灵敏度高、暗计数低且可工作于恒流模式,对1064 nm波长激光具有较高的探测效率。将该探测器应用于夜间卫星和空间碎片激光测距试验,获得了较好的观测结果。为了使超导探测器的优点在空间目标激光测距中得到充分的应用,通过卫星白天激光测距观测试验以及对白天天空背景光实际响应输出测量等方法,研究分析了超导探测器应用于白天激光测距的可行性。在日落前测到了约20 000 km距离的导航卫星glonass134以及低轨卫星hy2a;实际白天天空背景光测量时,单光子超导探测器最高计数输出可达到约2 MHz。结果表明,使用超导单光子探测器作为回波探测器可实现高性能和高效率的白天激光测距系统。     

基于G-APD阵列的卫星激光测距系统探测性能分析

盖革模式雪崩光电二极管阵列(G-APDs)是近年来新兴的弱光探测器件。基于盖革模式APD探测概率的分析,利用卫星激光测距系统的仿真结果,对G-APDs的卫星激光测距系统进行研究。在回波强度为单光子量级、仅考虑探测器暗计数噪声的情况下,相对于单元探测的单光子探测器,采用阵列探测器能够有效的增加回波信号的探测点数;在同样噪声的情况下,回波强度为多光子时,采用阵列探测器能够减少盖革模式探测器探测概率的极大值相对回波光电子数极大值的漂移量;在回波强度为单光子量级,同时考虑天空背景噪声和探测器暗计数噪声时,采用阵列探测器能够有效降低噪声对信号回波的淹没效应。     

基于星间激光测距的高轨卫星定位技术研究

针对传统的高轨卫星定位技术存在定位精度低的问题,提出了基于基于星间激光测距的高轨卫星定位技术。在高轨卫星飞行器上安装低噪声激光探测器,借助激光探测器、发射机以及接收器构建星间通信链路,分析接收天线的接收功率与发射天线的发射功率之间的关系,通过激光脉冲传输空间测距与高轨卫星信号捕获接收功率和发射功率获得定位初始数据;再分析星间相对运动和修正电离层误差,得到定位数据的精确解算融合结果。选取精度因子DOP作为评判高轨卫星定位技术的参数,通过仿真实验发现高轨卫星定位技术比传统定位技术的平均DOP值高2.89,由此证明所提定位技术的定位精度更高。     

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.     

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。     

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。