地基激光主动照亮空间目标技术研究

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1、密级i中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文2012年11月TheResearchOfByYanJiangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofScienceShanghaiAstronomicalObservatoryChineseAcademyofSciencesNovember,2012致谢衷心感

2、谢我的导师老师张忠萍研究员和陈菊平老师。张老师严谨的治学态度，精益求精的科研精神，对我在今后的学习和工作都有着深刻的影响。在课题完成的过程中，从选题到研究方案的制定，从实验到论文的撰写，张老师一直指导我不断地完善，一步步的前进。在他的督促下，我克服了工作和生活中的很多坏习惯，逐渐的自信起来。当然，最重要的是提高了学习能力，形成了良好的思维习惯，这一切，都使我终生受益。在完成毕业论文的整个过程中，陈菊平老师一直在帮助我解决实验过程中的各种问题，尤其是在激光测距系统的电路方面，给予了全面的知识指导。陈老师扎实的理论功底和丰富的工程经验都是我努力学习的方向。特别

3、感谢我的师兄张海峰对我的关心和帮助。从开题报告到中期，到最后的论文，张海峰总是不厌其烦的帮助我修改文稿，帮我理清研究的思路，和我一起探讨和解决毕业设计中遇到的各种问题，他勤劳踏实的科研态度为我日后的学习与工作树立了很好的榜样。感谢李朴师兄在我的实验中给予诚挚的帮助，论文中的实验都是在他的帮助下才能顺利的完成，同时感谢他在光学方面给予的理论指导。感谢孟文东师姐，秦思师姐，吴志波师兄，陈婉珍老师，感谢他们在工作和生活中对我的支持。大家不辞辛苦加班加点的态度，以及积极讨论，相互帮助的工作习惯，使得我的毕业设计能够顺利进行。感谢余山的工作人员小石，周旭，和已经离职

4、的小曹，感谢他们在我的实验过程中为我提供的各种实验准备和真诚帮助，以及他们观测经验的分享。感谢在天文台遇见的同学和朋友，因为你们，我在天文台的生活有了别样的色彩，因为你们，离开的时候我会对这个城市格外留恋。感谢我们一起走过的日子，我会一直记得相互依靠的温暖。最后，也是最重要，感谢我的父母和姐姐，感谢你们对我的付出，无需多言，这将是我奋斗一生的动力。作者姜岩2012年11月摘要空间目标自身不发光，依赖于反射太阳光而由地基光学测量设备系统进行跟踪和观测。在空间目标弧段运行在地影时，无太阳光反射，地基光学观测系统无法随即获得目标图像信息，影响目标光学观测弧段和数

5、据量，这对低轨道空间目标尤为严重。为此，研究一种有效的、可对地影不可见或低照度空间目标进行主动照亮的光学观测方法，以增加目标观测机会和观测弧段，在可观测条件下，还可实现目标的天文定位，这对空间目标监视、监测及精密定位等具有十分重要的．盘●，思义。通用光电成像设备有可见光电视和红外成像探测器。可见光电视系统受大气影响十分严重；红外成像系统在背景无温差的情况下也不能很好的工作。随着激光技术及其在光束方向性能等方面取得的重大进展，激光主动照亮技术越来越被人们重视。激光主动照亮是利用激光器作为光源，望远镜跟踪空间目标，并发射窄发散角激光束，照亮地影中或增量低照度的

6、空间目标，便于地面光学接收和测量系统获取空间目标图像信息，以此实现对地影中或低照度空间目标的光学观测。该技术具有成本低、抗干扰能力强和使用寿命强等优点，具有广阔的应用前景。本论文对激光主动照亮中的一些基本理论、激光束精确指向、大气透过率，空间目标反射率等进行了分析和探讨，研究了低照度空间目标增亮的实现方法、目标图像处理方法、CCD空间探测能力等。基于上海天文台60cm口径卫星激光测距系统，构建了一套地基激光主动照亮空间目标的理论方法、实验方法及用于激光主动照亮空间目标的实验系统。应用高重复率激光器：输出功率1~2W，重复频率lkHz和大能量激光器：输出功率

7、10W，重复频率10Hz，成功地对多颗地影中或低照度、高轨道预报精度、距离在2000．3000km的空间合作目标(Ajisai、Beaconc、Envisat、Larets等)进行了主动照亮和增亮实验。利用建立的图像灰度值比对法，对照亮或增亮的空间目标星等进行了计算，并与理论分析结果进行了对比验证，实验与理论结果基本一致。在上述实验基础上，对地影中空间非合作目标激光照亮的可行性进行了理论分析和研究，为开展空间非合作目标激光主动照亮打下了基础。关键字：空间目标，激光主动照亮，光学观测，探测能力，图像处理T1AbstractSpacetargetsitself

8、isnotluminousandtheyaretrackedand