[實用新型]一種激光測距系統的延時值實時標效系統

有效

• 申請號: 201920774731.X
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN210142195U
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 安寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺長春人造衛星觀測站
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S17/87;G01S7/481
• 代理公司: 北京恒和頓知識產權代理有限公司 11014
• 代理人: 邵長松

本實用新型公開了一種激光測距系統的延時值實時標效系統，屬于激光測距技術領域。所述系統還包括：激光器、光脈沖擴束系統、主波取樣電路、折軸光路組、導向光路組、光學逆向反射裝置、光電探測器、時間間隔計數器，發射望遠鏡、接收望遠鏡和時鐘。提高了系統延時標效的實時性及準確性，對改善觀測數據質量，提高觀測數據精度具有十分重要的意義。

技術領域

本實用新型涉及激光測距技術領域，尤其是一種新型的激光測距系統的延時值實時標效系統。

背景技術

利用激光測距系統實現的空間探測技術是由激光、光電探測、自動控制、電子通信、天文測量、衛星軌道等技術結合而成的多學科綜合技術。以脈沖飛行時間測量原理為基礎的激光測距系統通過精確測定激光脈沖信號從地面測站到觀測目標的往返飛行時間，間接算出飛行距離。與其他大地空間測量技術不同，激光測距系統采用高重頻、高峰值功率、窄脈沖激光器，解決了傳統雷達系統測距精度低、測程短、穩定性差、設備龐大等一系列難題，突破了超聲波測距及其他光學測距技術的局限，提供了一種具有全天候、高精度、抗干擾、小型化等先進的空間探測手段。近年來，高性能激光測距系統的研究逐漸從實驗室走向現場試驗，在空間探測和航天航空等工程領域中得到了廣泛的應用，展現出誘人的實用化前景。

根據觀測目標的不同，激光測距系統分為衛星激光測距系統(SLR)、空間碎片激光測距系統(DLR)，月球激光測距系統(LLR)等。鑒于上述系統工作原理基本相同，下文我們將以激光測距系統的經典應用實例SLR系統進行舉例說明。

衛星激光測距(SLR)系統對監測大陸板塊移動、地殼形變、地球自轉和極移及地球和海洋潮汐變化等研究具有重要意義。隨著光電器件的飛速發展及應用需求的不斷增長，具有高精度、大范圍、高重頻、遠距離測量及晝夜可觀測特點的SLR技術現已成為天文地球動力學的研究熱點之一。

在SLR過程中，地面觀測站根據衛星預報引導望遠鏡跟蹤目標衛星后，激光器發射激光脈沖至目標衛星，并由目標衛星表面的角反射器反射回地面觀測站，同時利用接收望遠鏡將回波信號輸送至時間測量分系統，最后通過測出激光脈沖往返地星間的時間Δt，獲得地星間的距離R。

SLR測量的是儀器參考點即望遠鏡水平軸與垂直軸的交點到衛星的距離,而實際測量值是激光脈沖發射時刻到系統接收回波信號時刻間的時間間隔,其等效距離不同于衛星激光測距的期望距離。通過SLR系統獲得的原始觀測數據中包含了電信號和光信號在系統中的傳輸時間，即系統延時值。對于SLR系統，由發射光路、電子電路產生的系統延遲將隨著時間、環境、工作狀態不斷變化，特別對于毫米級精度的SLR技術，實時獲得高精度系統延時值十分重要。

為了提高SLR系統測距精度，獲得高質量的觀測數據，現有技術通過對地面已知距離的地靶目標進行觀測，即通過地靶測量間接獲取激光測距系統的延遲值。常規的地靶測距過程如下：首先控制系統根據地靶已知的方位、高度及距離引導望遠鏡指向地靶目標，待望遠鏡指向穩定后發射激光脈沖，同時PIN將激光脈沖信號送入恒比鑒別器記錄發射時刻；其次，由地靶目標返回的回波信號經接收系統傳輸至光電探測器，轉化為電信號后進入事件計時器記錄回波時刻，兩個時刻之差為地靶目標至測站的觀測值；最后，將獲得的觀測值減去已知距離值，即可獲得系統延時值。圖1為長春站的SLR系統結構示意圖。

如前所述，現有技術具有如下缺陷：

1.在現有地靶測量技術中，SLR系統無法在單次測距過程中同時完成衛星目標的觀測與系統延時的測量。地靶測量只能在衛星觀測過程的前后或間隔固定時間進行測量。但是由發射光路、接收光路、電子電路產生的系統延時隨著系統工作的狀態、環境等因素實時發生變化，現有地靶測量技術無法滿足SLR系統對延時值標效實時性的要求，不利于系統性能的監控與測量。