高重复频率卫星激光测距实验研究

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1、第39卷第12期激光与红外Vo1．39，No．122009年l2月LASER&INFRAREDDecember，2009文章编号：1001—5078(2009)1267-04·激光技术与应用·高重复频率卫星激光测距实验研究张忠萍，吴志波，张海峰，陈菊平，杨福民，耿林，刘波(1．中国科学院上海天文台，上海200030；2．华北光电技术研究所，北京100015)摘要：介绍了上海天文台开展高重复频率激光测距实验和卫星实测情况。通过研制事件模式距离门控电路，开发高实时性测距控制软件，引进高精度事件计时器，利用重复频率为1kHz、能量2mJ的半导体泵浦激光器，以6

2、0(3111激光测距仪为平台，成功实现了对(800～7000)km卫星的高重复频率激光测距，所获得的回波数据是常规低重复频率测距的2～3个数量级。关键词：卫星激光测距；高重复频率；实时控制软件；事件计时器中图分类号：TN248．4文献标识码：AExperimentofhigh-repetition-rateSLRZHANGZhong—ping，WUZhi—bo，ZHANGHai．feng，CHENJu．ping，YANGFu—min’GENGLin，LIUBo，(1．ShanghaiAstronomicalObservatory，ChineseAcade

3、myofSciences，Shanghai200030，China；2．NoahChinaResearchInstituteofElectro—optics，Beijing100015，China)Abstract：Afterdesigningrangegategeneratorwitheventmode，developingreal—timecontrolsoftware，adoptinghighresolutioneventtimerandusinglaserwith1kHzrepetitionrate，2mJpulseenergy，Shanghai

4、SLRstationsuccessfullymeasuressatellitesandobtainsvalidreturnsthatistwoorthreeordersofmagnitudemorethanroutineSLRwith10Hzrepetitionrate．Thispaperpresentstheimplementationofhigh-repetition—ratesatellitelaserrangingandpreliminaryexperimentresults．Keywords：satellitelaserranging；high

5、repetitionrate；real—timecontrolsoftware；eventtimer1引言相比低重复频率提高了2～3个数量级，系统可靠目前国际上大多数卫星激光测距(satellitelaser性、标准点测距精度也有了显著提高。之后，美国哥ranging，SLR)站采用低重复频率(≤10Hz)固体激达德飞行中心GSFC、英国Herstmonceux等相继成功光器作为发射光源，由于重复频率低，测距数据量进行了高重复频率激光测距。高重复频率激光测距少，影响了测距资料标准点精度和快速捕获目标能是卫星激光测距技术的重要创新，已成为卫星激光力的提高。

6、1994年，美国Degnan博士提出了采用测距技术发展的新方向。微小能量、重复频率达千赫兹的二极管泵浦激光器件的SLR系统。2003年，奥地利Graz站率先采基金项目：国家自然科学天文联合基金面上项目(No．10778634)资助。用重复频率达2kHz、能量为0．4mJ的二极管泵浦作者简介：张忠萍(1960一)，男，研究员，研究方向卫星激光测固体激光器人为发射光源，配合皮秒计时器及控制距技术，天体测量。E—mail：zzp@shao．ac．cn软件，实现了高重复频率卫星激光测距，观测数据量收稿日期：2009-07—13；修订日期：2009-08．1412

7、68激光与红外第39卷上海天文台自2006年开始对高重频激光测距确记录所输人的每个事件的时刻，其测量频率不受技术进行研究，利用现场可编程门阵列(fieldpro—卫星距离和测距频次限制。在激光测距中激光主波grammablegatearray，FPGA)研制了分辨率为5ns的信号和回波信号作为不同的两个事件，由事件计时事件模式距离门控电路，开发了适合于高重复频率器分别记录，根据卫星的预报距离可识别相对应的的控制软件和资料处理软件，引进了计时精度为主波和回波时刻，两者时刻差即为实际测量的激光10ps的事件计时器，并对该设备进行了二次开发。信号往返时间间隔2

8、J，进而可获得卫星的观测距与华北光电技术研究所合作，使用重复频率为离值。1kHz