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高重复率人卫激光测距的研究

作　者: 吴志波
导　师: 张忠萍；杨福民；陈婉珍
学　校: 中国科学院研究生院（上海天文台）
专　业: 天文技术与方法
关键词: 高重复率卫星激光测距计算机系统控制软件实时性距离门控事件计时器后向散射
分类号: P228.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 273次
引　用: 7次
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内容摘要

目前国际上卫星激光测距站普遍采用低于10Hz的测距频率，使用脉冲氙灯泵浦激光器件，虽然这种测距技术相当成熟，但缺点也是明显的：重复频率低，不易快速捕获卫星，对一些低轨卫星，甚至测不到数据；测距数据量低，影响了资料精度的提高；激光输出光斑的能量分布和脉冲波形不稳定，带来系统不稳定，并影响测距精度。这些都制约了卫星激光测距的进一步科学应用。特别是近些年来，出现了一些mm级精度的科学应用，这对激光测距系统的精度和观测资料的数量都提出了进一步的要求。有鉴于此，美国Degnnan博士提出了一种新的激光测距技术——高重复率激光测距技术。该系统采用眼睛安全的低能量(一般小于1mJ／串)半导体泵浦激光器件，避免了氙灯泵浦带来的各种弊端，很大程度上确保了系统的可靠性和安全性；采用上千赫兹的测距频率，大大增加了回波数据量并提高了标准点精度。配合高精度的事件计时器和高频率的距离门产生器，在计算机控制系统的协调下，可实现高重复率的卫星激光测距。本文目的是研制可用于高重复率卫星激光测距的计算机控制系统及相关技术，具体包括：距离门控技术、后向散射避免技术、事件计时器的编程控制、高实时测控软件以及测距资料预处理软件等一整套用于kHz测距的技术。本文从实际出发，提出了主从机工作模式和OCX控件调用方法，以解决系统实时性；根据高重复率SLR的特点并借鉴其他距离门控的设计方法，提出一种全新的适用于高重复率SLR的距离门控方法，并用实验验证了该法；提出了避免后向散射的方法，可有效减少回波损失；采用Winsock控件实现事件计时器的远程控制和数据采集，已在卫星实际测距中得到较好的运用；实时测控软件是计算机系统最重要的部分，包括卫星的预报、距离门控的产生、主回波事件的对应、噪声的滤除、残差显示等工作。本文在大量的实验基础上，设计了优化的测控软件，并采用模拟实验方式证明了该测控软件的可行性，最终建立了一套较为完整的高重复率SLR测控系统。上海天文台计划下半年引进kHz激光器，应用已建立的测控系统，即可开展真正意义上的高重复率卫星激光测距。

高重复率人卫激光测距的研究

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