双向式测距系统性能最优化研究及其应用

双向式激光测距技术克服传统激光测距系统中距离四次方能量衰减的缺点,可用于行星际高精度激光测距。通过研究双向式激光测距系统中资源和采样率之间的平衡性,可以用适量减少星端资源,增加地面端资源的方法,来达到测距性能最优化。以平衡系统为基础,开展双向式激光测距模拟试验,进而评估上海天文台卫星激光测距系统的行星际测距能力。最后介绍了2005年美国对水星的试验系统MLA。     

卫星激光测距精度能达到1厘米吗?

根据对卫星激光测距误差的定量分析,卫星激光测距的实际精度根本达不到文献〔1〕、〔2〕所说的±1cm,而只能达到±6.6cm。此结论是在较详细地分析各项误差的基础上得出的。     

SBG加装卫星激光测距仪研制报告

SBG型卫星跟踪望远镜加装激光测距仪可对人造卫星测距和测向。本文重点介绍该仪器的装置情况,主要技术性能;介绍总体设计方案,解决的主要技术问题和激光测距的主要试验结果。利用接收概率公式、测距方程和分配的激光发射、激光接收等部件技术指标、参数对激光测距系统的作用距离和测距精度进行理论分析和计算。地面水平激光测距和卫星激光测距结果表明,理论分析和计算结果是正确的,达到和超过了原设计指标。云南天文     

1 064 nm波长白天卫星激光测距试验

1 064 nm波长大气透过率高、天空背景辐射小,采用该波长激光开展卫星测距,有助于提升测距系统的探测能力,已成为国际测距技术的重要发展趋势之一。采用2.2 nm窄带滤光片,计算并测试了白天情况下1 064 nm波长测距系统的噪声,验证了该滤光片在白天对背景噪声的抑制效果。基于圆心光路调节方法,夜间借助红外相机实现了1 064 nm波长激光发射光路与机械轴的重合度调节,保证了全天区优于5″的激光指向精度,解决了白天观测条件下1 064 nm波长激光精确指向问题。采用重复频率为1 kHz、功率为5 W的1 064 nm激光器,建立了1 064 nm波长白天卫星激光测距试验系统,最远获得了地球同步轨道卫星的有效回波数据,实现了1 064 nm波长白天激光测距。试验研究将为我国1 064 nm在远距离卫星激光测距、空间碎片漫反射激光测距方面的应用与发展奠定了技术基础。     

用激光测量人造卫星的距离

为了探讨以激光进行人造卫星测距的跟踪方式,并获得设计制造的基础资料,研制了激光测距装置。主体是输出20兆瓦的红宝石激光器和光电接收器,安装在支座上,沿着预先由电子计算机计算的人造卫星的预测轨道进行程序跟踪。该装置的性能是,测量距离500~2,000公里的卫星时,系统精度可达5米,分辩率1.5米。该装置安装在东京天文台堂平观察所,作过实地试验,即1969年6月8日接收到了从美帝带有向后反射器的卫星GEOS-Β以及法国的DIADEME卫星反射回来的激光,天文台的电子计算机的检验结果表明,得到的测距值的确是由人造卫星的反射光所致。本文就跟踪方式、装置概要和实地试验结果作一简要的论述。     

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。     

一种应用于卫星导航定位系统的SLR系统架构与实现

卫星激光测距(SLR)是一种高精度测量观测点与卫星之间距离的重要方法,它可以为卫星精密定轨和星地时间同步提供高精度观测数据。本文首先介绍了卫星激光测距基本原理,然后从系统架构角度深入分析了用于卫星导航定位系统的激光测距系统的组成和功能,详细阐述了激光测距中光学系统、控制系统等子系统原理及工作过程。最后,按照本文架构实现的激光测距系统给出了实际的测试结果和精度。实验表明,本文提出的激光测距系统具有较高的测量精度,能够满足我国导航定位系统的测距需求。     

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。     

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.     

1064 nm波段白天背景噪声分析及应用研究

卫星激光测距(SLR)是目前卫星单点距离测量精度最高的技术,已成为高精度测量领域不可或缺的手段。国际上大多数SLR台站采用532 nm的工作波长,在白天测距中存在天空背景噪声大、有效回波识别困难等问题,影响了台站的白天测距数据产出。鉴于白天1064 nm 波段天空背景亮度低,理论上对比分析计算了1064 nm波段与532 nm波段的系统噪声强度。并在晴好白天开展了1064 nm波段的噪声测量,并与532 nm波段的测距系统噪声进行了比较,数据结果与理论分析基本一致。在此基础上,开展了晨昏时段的1064 nm卫星激光测距实验,并获得了多圈次卫星的有效回波数据,为1064 nm的白天卫星激光测距打下了技术基础。     

空间探测中测距与通信一体化研究

卫星间相对位置的测量有地面监测网、微波雷达和激光测距等手段。结合激光通信测距一体化的发展现状,制定出通信与测距一体化系统设计方案。     

高精度事件计时器及其在卫星激光测距应用

高重复率卫星激光测距需采用事件计时方式记录激光发射和接收时刻,作为测距系统精密计时单元。本文介绍了事件计时器测量原理,以及上海天文台基于时间数字转换(TDC)和现场可编程门阵列(FPGA)所设计开发的高精度事件计时器。对该事件计时器性能进行了测试,计时精度优于10 ps,非线性误差在数皮秒内。利用上海天文台卫星激光测距系统,进行了事件计时器控制软件开发,对地面靶目标和卫星进行了观测。根据国际激光测距数据处理中心反馈,卫星测量误差达到国外同类事件计时器水平,满足卫星激光测距应用要求。     

激光精确定时

激光同步轨道实验的最终目的是使各大洲的原子钟同步到毫微秒量级的精度。最初，地面激光测距站发送由主时基钟发出的信号，然后对这些信号进行探测编码，再由安装在Sirio II号地球卫星一侧的反射器组件反射。把测距站位置、卫星位置以及地球转动考虑在内，就能推断出测距站与卫星之间的时差，从而确定各测距站之间的时差。     

48立方英寸的激光卫星测距仪

马里兰州格林贝尔特的国立航空和航天局戈达德空间飞行中心正在完成世界上最小的激光卫星测距系统。据戈达德的德格南(J. Degnan)说，这个做成48立方英寸大小的“便携式激光测距系统”，将是第一个激光卫星测距系统，它小得可以装在一个标准箱内，并用商业飞机运送。     

卫星激光测距系统控制分系统设计及实现方法

卫星激光测距系统是一套集光、机、电为一体的精密复杂系统。控制分系统主要通过精确控制激光器分系统、望远镜分系统、折轴光学系统实现测距信号的发射、接收和测距数据处理。是保证系统具有高自动化程度和高测距成功率的关键技术。使用 FPGA 设计制作控制信号板,产生激光点火信号和距离门信号,实现精确控制激光器、单光子雪崩二极管和时间计数器。 本文对系统的整个工作流程进行了仔细分析,设计出软件的各个功能模块。分别对 1m 望远镜、 激光器做了控制试验,用真实卫星白天测距数据做了数据处理试验,得到了很好的效果。     

HY-2卫星激光反射器理论分析及激光测距实验

激光反射器作为一种被动无源光学合作目标,是人造卫星激光测距系统中的重要组成部分。对于运行在低轨卫星中的激光反射器,既要在较大的激光入射角范围提供服务,又要将角反射器阵列结构所引入的综合测距误差控制在一定范围内,以保证高精度的激光测距,因此绝大多数采用半球形阵列结构。文中以我国海洋二号卫星激光反射器为例,对半球形激光反射器的远场衍射分布、相对有效反射面积分布、距离更正误差分布和激光测距综合精度等核心技术参数进行理论分析。并以国内流动式卫星激光测距系统TROS1000对海洋二号卫星激光反射器进行追踪和激光测距实验,测量结果表明,激光测距内符合精度为1.1 cm,理论分析与实测结果相符。标志着海洋二号卫星激光反射器性能优良,这对以后激光卫星反射器的设计具有指导意义。     

上海天文台人卫激光测距工作进展

本文比较全面地介绍了中国科学院上海天文台9年来的人造卫星激光测距工作的目的、进展以及下一步的计划。 文中简单地描述了第一代红宝石激光测距系统的性能;介绍了卫星预报及国内激光测距网的工作,包括观测的组织、资料的应用目的等;对Nd:YAG激光实验测距系统及参加1980年8月至10月的国际激光联测情况进行了汇报;并对计划于1982年建成的第二代激光测距系统作了简略介绍。     

卫星激光测距系统皮秒准确度时延标定研究及应用EI北大核心CSCD

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)以脉冲激光为媒介获取卫星的精确距离,是空间大地测量技术中准确度最高的手段。在传统卫星激光测距系统中,通过测量已知距离的固定靶目标实现系统总时延的标定,对获取单向发射或接收时延的研究较少,这制约了卫星激光测距在激光时间比对、多台站协同测距及行星际激光测距等方面的应用。文中开展皮秒准确度时延标定方法的研究,首先,分析了卫星激光测距系统的时延组成及影响因素;其次,以中国科学院上海天文台卫星激光测距系统为平台,开展电学、光学和光电转换等时延的高精度测量,并将各部分时延组合完成收发时延的标定;最后,分析发射和接收时延标定的准确度,并将时延标定方法应用于地靶距离偏差的校验,验证时延标定方法的可行性。结果表明,发射和接收时延标定的准确度分别优于11 ps和13 ps,地靶距离偏差与国际激光测距组织(ILRS)反馈值相差仅11 ps。     

基于高重频卫星激光测距测算AJISAI卫星自转速率

随着千赫兹(k Hz)卫星激光测距技术的发展,高精度、高重频的卫星测距数据为卫星自转速率的研究奠定了基础。基于中国科学院云南天文台k Hz卫星激光测距系统的卫星实测数据,分析了AJISAI卫星的自转情况。利用正交最小二乘法对原始观测数据进行了预处理,然后利用频谱分析的方法获得了AJISAI卫星实测数据的频谱图,结合AJISAI卫星角反射器面板的排列规律,分析得出2014年4月AJISAI卫星自转的速率约为0.4382 Hz,利用国内的测距数据得到了地球动力学卫星的自转速率。该方法可以推广到对其他类似激光卫星自转速率进行测定,同时为高精度卫星自转模型的建立提供了基础条件。