纳卫星激光反射器光机设计及激光测距分析

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1、第35卷第1期2016年2月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTr&cTechnologyV01．35No．1February2016引用格式：张海峰，程志恩，李朴，等．纳卫星激光反射器光机设计及激光测距分析[J]．飞行器测控学报，2016，35(1)：021—027．ZhangHaifeng，ChengZhien，LiPu，eta1．Opticalandmechanicaldesignoflaserretro-reflectorforanano—sat—elliteandanalysisoflaserranging[J]．Journa

2、lofSpacecraftTT8LcTechnology，2016，35(1)：021—027．纳卫星激光反射器光机设计及激光测距分析张海峰1’4，程志恩h2，李朴1，汤凯1，李勰3，张忠萍1’4(1．中国科学院上海天文台·上海·200030；2．中国科学院大学·北京·100049；3．北京航天飞行控制中心·北京·100094；4．中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室·南京·210008)摘要：针对我国首个大气密度探测纳卫星高精度测轨应用需求，设计了重量约112g、有效反射面积大于1em2、外形尺寸为西96mm×20mm的轻型八棱台结构被动型激光反射器

3、，作为无功耗我荷应用于纳卫星激光精密测轨，解决了纳卫星高精度独立测轨和外部轨道精确标定问题。利用地面激光测距台站开展卫星跟踪和精密测量，提供亚厘米级精度的激光测量数据。根据激光雷达测距方程及地面测距系统参数，分析了纳卫星激光回波信号强度，以及激光观测数据精度。测量结果表明，纳卫星激光反射器设计结果与实测数据相符，测距数据精度达8～9mm，可以满足纳卫星高精度激光测距要求，并支持卫星精密定轨及大气密度探测科学任务。关键词：纳卫星；大气密度探测；激光反射器光机设计；高精度激光测轨；观测试验中图分类号：V423．4；P228．5文献标志码：A文章编号：1674

4、—5620(2016)01—0021—07DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2016-0卜002卜07OpticalandMechanicalDesignofLaserRetro-ReflectorforaNano-SatelliteandAnalysisofLaserRangingZHANGHaifen91一，CHENGZhienl～，LIPul，TANGKail，LIXie3，ZHANGZhongpin91’4(1．ShanghaiAstronomicalObservatoryofChineseAcademyofScience

5、s，Shanghai200030；2．UniversityofChineseAcademySciences，Beijing100049；3．BeijingAerospaceControlCenter，Beijing100094；4．KeyLaboratoryofSpaceObjectandDebrisObservation，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008)Abstract：Tomeettheapplicationrequirementsofthefirstnano—satelliteusedforatmosp

6、heredensitydetection，alightweightpassiveoctahedrallaserretro-reflectorwithoutpowerconsumptionhasbeendesignedwithaweightoflessthan120g，aneffectivereflectingareaofmorethan1cnl2，asizeof垂96mm×20mmforperforminglaserran—gingandprovidingindispensablesupportforhighlypreciseorbitmeasureme

7、ntandcalibrationforscientificresearchandapplications．Thelaserdatawithsub—centimeterprecisioncouldheobtainedbygroundlaserrangingstationthroughtrackingthenano—satelliteandobservation．Basedonlaserranginglinkequationandparametersofthelaserrangingsystem，thenumberoflaserechoesandlaserr

8、angingprecisionfromthenano-satellitelase