[发明专利]一种激光测距系统的延时值实时标效系统、方法及装置

说明书

本发明属于激光测距技术领域，具体涉及一种激光测距系统的延时值实时标效系统、方法及装置。所述系统还包括：激光器、光脉冲扩束系统、主波取样电路、折轴光路组、导向光路组、光学逆向反射装置、光电探测器、时间间隔计数器，发射望远镜、接收望远镜和时钟。提高了系统延时标效的实时性及准确性，对改善观测数据质量，提高观测数据精度具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，具体涉及一种激光测距系统的延时值实 时标效系统、方法及装置。

背景技术

利用激光测距系统实现的空间探测技术是由激光、光电探测、自动控制、 电子通信、天文测量、卫星轨道等技术结合而成的多学科综合技术。以脉冲 飞行时间(TOF)测量原理为基础的激光测距系统通过精确测定激光脉冲信 号从地面测站到观测目标的往返飞行时间，间接算出飞行距离。与其他大地 空间测量技术不同，激光测距系统采用高重频、高峰值功率、窄脉冲激光器， 解决了传统雷达系统测距精度低、测程短、稳定性差、设备庞大等一系列难 题，突破了超声波测距及其他光学测距技术的局限，提供了一种具有全天候、 高精度、抗干扰、小型化等先进的空间探测手段。近年来，高性能激光测距 系统的研究逐渐从实验室走向现场试验，在空间探测和航天航空等工程领域 中得到了广泛的应用，展现出诱人的实用化前景。

根据观测目标的不同，激光测距系统分为卫星激光测距系统(SLR)、 空间碎片激光测距系统(DLR)，月球激光测距系统(LLR)等。鉴于上述 系统工作原理基本相同，下文我们将以激光测距系统的经典应用实例SLR 系统进行举例说明。

卫星激光测距(SLR)系统对监测大陆板块移动、地壳形变、地球自转和 极移及地球和海洋潮汐变化等研究具有重要意义。随着光电器件的飞速发展 及应用需求的不断增长，具有高精度、大范围、高重频、远距离测量及昼 夜可观测特点的SLR技术现已成为天文地球动力学的研究热点之一。

在SLR过程中，地面观测站根据卫星预报引导望远镜跟踪目标卫星后， 激光器发射激光脉冲至目标卫星，并由目标卫星表面的角反射器反射回地面 观测站，同时利用接收望远镜将回波信号输送至时间测量分系统，最后通过 测出激光脉冲往返地星间的时间Δt，获得地星间的距离R。

SLR测量的是仪器参考点即望远镜水平轴与垂直轴的交点到卫星的距 离,而实际测量值是激光脉冲发射时刻到系统接收回波信号时刻间的时间间 隔,其等效距离不同于卫星激光测距的期望距离。通过SLR系统获得的原始 观测数据中包含了电信号和光信号在系统中的传输时间，即系统延时值。对 于SLR系统，由发射光路、接收光路、电子电路产生的系统延迟随着时间、 环境、工作状态不断变化，特别对于毫米级精度的SLR技术，实时获得高 精度系统延时值十分重要。

在SLR观测资料处理中，系统延迟值是影响数据质量的重要参数。对 于常规的观测资料处理方法，一般分为观测值的修正、测距精度的计算和生 成标准点几个步骤。具体的过程如下：

1.观测值的修正

卫星激光测距系统的改正包括：Δt_t：触发延迟改正Δt_c:时钟改正Δt_a: 光行差时间改正；

设观测时刻为t_N。综合上述系统改正，则激光击中卫星的真时刻为： t＝t_N+Δt_t+Δt_c+Δt_a。

卫星距离值的校正，包括：

Δt_s:系统延迟改正，此项可通过测地靶获得，其相应的距离值

Δρ_RF:大气延迟校正，即ΔR。