资源描述：
《嫦娥一号卫星载激光高度计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国科学:物理学力学天文学2010年第40卷第8期:1063~1070《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAPhys,Mech&Astronwww.scichina.comphys.scichina.comSCIENCECHINAPRESS论文嫦娥一号卫星载激光高度计①*①②①①①②王建宇,舒嵘,陈卫标,贾建军,黄庚华,王斌永,侯霞①中国科学院上海技术物理研究所,上海200083;②中国科学院上海精密光学机械研究所,上海201800*E-mail:jywang@mail.sitp.ac.cn收稿日期:200
2、9-12-03;接受日期:2010-03-15摘要介绍了嫦娥一号卫星激光高度计的设计和运行情况,包括系统的总体设计、空间激光器设计、激光发射系统设计、接收系统设计;分析了激光高度计的测量精度;阐述了激光高度计的地面测试情况;最后介绍了激光高度计在轨运行和在轨测试的情况.该激光高度计是我国第一次自行研制的空间应用的激光主动遥感仪器,自2007年11月28日在环月轨道上开机后,获取了共计912万点有效月球高层数据,圆满地完成了探测任务.关键词嫦娥一号卫星,激光高度计,系统设计PACS:00.07.87.+V,90.95
3、.55.Qf,40.42.79.QX,40.42.68.Wt,40.42.60.-V激光高度计是我国于2007年发射的第一颗月球1激光高度计设计探测卫星嫦娥一号的主要有效载荷之一.实现了卫星星下点月表地形高度数据的获取,为月球表面三1.1激光高度计信号链路分析和系统设计维影像的获取提供服务.通过星上激光高度计测量嫦娥一号卫星激光高度计任务的核心是激光测卫星到星下点月球表面的距离,为光学成像探测系距.该激光高度计中的测量结果是月表目标到卫星统的立体成图提供修正参数;并通过地面应用系统的距离.图2显示了激光高度计的测量
4、原理和工作流将距离数据与卫星轨道参数、地月坐标关系进行综合程,激光器向目标发射一束功率为P,脉宽为τ的脉[1]数据处理,获得卫星星下点月表地形高度数据.激冲激光,目标表面返回的散射光被光学系统接收,光光高度计技术是从激光测距中演化来的,激光测距电探测器件将发射脉冲的一小部分及探测到的激光在我国的应用已经有好多年的历史,但是在此前仅回波信号转变为电信号,分别触发测距计数器开始限于在地面或机载的情况,嫦娥一号激光高度计是和结束计时,由此获得光脉冲飞行时间,经数据计算我国第一个星载激光高度计,设备由探头和电路箱得到距离值
5、zcT=Δ/2,其中c表示真空中的光速,两部分组成,如图1所示,其主要性能参数如表1所ΔT表示激光往返时间.示.本文将详细介绍激光高度计的系统设计、核心元激光高度计在其内置的计算机产生的控制时序部件的研制、地面模拟测试、标定和仪器上天后的工下同步工作.在总同步脉冲的触发下,激光器每一秒作状况.钟发射一次激光,与此同时一个激光发射的主波启引用格式:王建宇,舒嵘,陈卫标,等.嫦娥一号卫星载激光高度计.中国科学:物理学力学天文学,2010,40:1063~1070王建宇等:嫦娥一号卫星载激光高度计图1嫦娥一号激光高度计探
6、头和电路箱表1嫦娥一号卫星激光高度计主要性能参数作用距离(km)月面激光足印大小(m)激光波长(nm)激光能量(mJ)激光脉宽(ns)200±25<Φ2001064150±10<7接收望远镜沿卫星飞行方向上月面测距频率(Hz)测距分辨率(m)测距不确定度(m)有效口径(mm)足印点距离(km)>120115(3δ)~1.4式中Pt为激光发射功率,Sr为有效接收口径面积,Tr为接收系统光学透过率,ρ为月面反射率,θ为激光束与月面之间的夹角,R为激光高度计与月面距离.激光高度计的发射功率为WtP=,(2)tτ其中W为激
7、光发射能量,τ为激光发射脉冲的半脉宽.图2激光高度计工作原理t激光高度计的工作轨道高度距离月面约为(200±动信号使得时间测量电路开始计数.激光回波被探25)km,激光束与月面之间的夹角θ接近90°,月面最测器接收后,经放大、阈值检波,输出激光回波脉冲,低的反射率ρ为3%,从表1的激光高度计的其他参时间测量电路停止计数,由星上计算机读出计数值,数,根据(1)式可以计算得出在距离远、月面反射率低并计算出高度计到月表的距离值.同时,计算机还将的时候,激光高度计接收系统接收到的回波功率约接收载荷数据管理系统提供数据注入,
8、完成激光高为几十纳瓦左右,接近激光高度计的设计探测灵敏度计主要点状态参数监测和控制任务.激光高度计度.考虑回波展宽变形以及系统最大测程的系统设系统的总体框图如图3所示.计余量,因此,系统设计时需对激光光源输出功率稳根据激光对漫反射面目标的探测方程,激光高定性、激光收发光轴同轴稳定度、背景光噪声抑制技度计接收到的回波信号功率Pr由功率测距方程给出术等方面展开研
