国外空间目标激光三维成像雷达关键技术分析

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1、2O14年2月装备学院学报February2014第25卷第1期JournalofEquipmentAcademyVo1．25NO．1国外空间目标激光三维成像雷达关键技术分析撕w宋一铄，杜小平。，曾朝阳。d(1．装备学院研究生管理大队，北京101416；2．装备学院航天指挥系，北京101416；3．装备学院光电装备系，北京101416)D摘要激光三维成像雷达可同时获得目标的灰度像和距离像，是完成空间目标识别、交会对接和在轨服务等任务的关键测量设备之一。在研究其基本原理、系统组成和关键性能的基础上，对不同体制激光三维成像雷达的关键技术实现途径进行了分析与比较，并总结了制约其在空间中应用的技术瓶颈

2、。关键词激光三维成像雷达；空间目标；探测原理；技术实现途径n中图分类号TN29文章编号2095—3828(2014)01—0055—06文献标志码ADOI10．3783／j．issn．2095-3828．2O14．O1．013ADARTheKeyTechnologyAnalysisofForeign3DLADARforSpaceTargetSONGYishuo，DUXiaoping，ZENGZhaoyang。(1．DepartmentofGraduateManagement，EquipmentAcademy，Beijing101416，China；2．DepartmentofSpaceComm

3、and，EquipmentAcademy，Beijing101416，China；3．DepartmentofOpticalandElectronicEquipment，EquipmentAcademy，Beijing101416，China)Abstract3Dlaserdetectandranging(LADAR)cansimultaneouslyacquirethegrayscaleimageandtherangeprofileoftargetwhichmakesitthekeyequipmentinthemissionssuchasspacetargetreorganization，r

4、endezvousanddockingandon—orbitservice．Thebasicworkingprinciples，systemconfigurationsandkeyperformancesarestudiedandthekeytechnicalapproachesareanalyzedandcomparedforLADARwithdifferentprinciples；furthermore，thetechnicalbottlenecksthatconfinetheusesinspacearealsosummarized．h在空间目标识别、交会对接和在轨服务等任(mm量级)和极

5、高的空间分辨率，特别适合于控务中，目标的相对距离、速度和相对姿态信息可以制机械臂进行精密操作，但其精度随距离迅速恶通过解算空间目标上特征点的空间坐标获得l】]。化]，不适用于临近操作阶段，相比之下，激光三对于空间非合作目标，由于目标上安装的维成像雷达可以在临近操作和最终接近阶段提供GPS接收机可能失效或非合作，因此1km以远所需的测距精度(cm量级)，因此成为各航天大距离的非合作目标主要依靠地面雷达进行测量，国研究的热点。本文将在介绍激光三维成像雷达辅助测量设备为激光测距仪；在1km以内至原理、系统组成和关键性能的基础上，对不同体制1m的临近操作和最终接近阶段，激光三维成像激光三维成像雷达的关

6、键技术实现途径进行分析雷达和相机类探测器具有不同的优势，相机类探与比较，同时总结了制约激光三维成像雷达在空测器可以在20m以内距离给出极高的测量精度间应用的技术瓶颈。收稿日期2013-03—19基金项目部委级资助项目作者简介宋一铄(1985一)，男，博士研究生．主要研究方向：空间主动光学测量．stephensongl005@sina．eom．en．杜小平，女，教授，博士生导师．58装备学院学报2014年因此特别适合用于临近操作至最终接近阶段的空以提高成像速度。间任务。但也主要存在以下2个问题：3鉴相式激光三维成像雷达1)寻找适合完成光电混频的光电探测器阵列仍然具有挑战性，应当进一步对APD进行

7、光3．1基本原理与系统性能电混频实验，并对MSM探测器进行改进设计，提该激光三维成像雷达基于鉴相式激光测距。高光电混频性能；图3为利用像增强器实现鉴相式激光测距系统结2)需要对差频信号进行高速数字信号处理，构图。发射信号IP1^．△△．⋯白诵强⋯L⋯⋯—．一⋯⋯⋯—．—．—．—．—．—．⋯⋯⋯—．‘图3利用像增强器实现鉴相式激光测距系统结构图信号发生器产生2路同频同相的调制信号，3．2关键技术实现