[发明专利]一种低温环境下激光测高仪光斑位置标定系统及方法

说明书

本发明公开了一种低温环境下激光测高仪光斑位置标定系统及方法，本发明系统包括：参考稳压源、温度传感器、运算放大器、分压电阻、三极管、采样大电阻、光电二极管、跨阻放大器、反向放大器、增益可调放大模块、多路比较器、多路触发器、稳压芯片、分压排阻、LED显示模块；发明能够在极寒的极地地区捕获激光测高仪激光光斑的能量，并通过研究人员记录读取探测器的能量等级信息，通过计算机的处理最终解算出激光测高仪光斑的中心位置，达到标定激光测高仪指向角误差的目的。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，尤其涉及一种低温环境下激光测高仪光斑位置标定系统及方法。

背景技术

GF-7星载激光测高仪是我国自主研制的对地观测激光测高系统，它能够准确地测量出卫星与地面之间的距离，结合卫星平台的位置和姿态信息，可以提供高精度的地面激光脚点位置数据。GF-7星载激光测高仪在轨测量过程中，受到自身系统误差和环境因素的干扰，其性能指标会受到不同程度的下降，从而影响激光测高仪的观测成果的精度水平。因此，星载激光测高仪在发射前后，需要对其关键指标进行严格的标定。目前，激光指向角误差是影响星载激光测高仪观测性能的主要因素，然而，由于GF-7卫星平台不具备姿态机动能力，因此，研制适用于GF-7星载激光测高仪激光指向角误差标定的激光探测器，是开展其在轨标定的前提条件，将为激光指向角系统误差的标定提供所需的数据支撑，也是保证GF-7星载激光测高仪观测成果可用性的关键。

极低地区由于大气污染小，植被少，地表平整，卫星交重轨数据丰富等特点在卫星指向角误差标定有着不可替代的优势，但是一般的探测器由于自身组件的工作温度条件的限制，在低温环境下会失效，而且一般的通信电子设备在低温环境下也会失效，所以为了在极低地区恶劣的低温环境也能对卫星指向角进行标定，需要一款在极低气温条件下也能够正常使用的激光有源探测器。

以针对在极地地区使用的GF-07号星载激光测高仪设计的激光有源探测器存在的问题为：探测器要能够在极地低温条件下正常使用，而且由于低温条件限制，不能使用传统的有线或无线通讯方式获取探测器能量等级信息，探测器通过其他方式输出能量等级信息。

探测器的灵敏度要匹配星载激光测高仪地面激光脚点的能量密度，灵敏度太大会导致探测器饱和失去线性，太小会导致探测器无法响应激光脉冲。

为了确保探测器能够给出到地面激光脉冲的能量等级信息，探测器必须要有能将划分脉冲能量等级的能力，即将模拟电脉冲转换为具有能量等级信息的数字电平信号。

要能够应对极地地区不同的天气条件，确保在天气条件变化的情况下依然能保证探测器的正常使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种低温环境下激光测高仪光斑位置标定系统及方法。

本发明系统的技术方案为一种低温环境下激光测高仪光斑位置标定系统，其特征在于，包括：参考稳压源、温度传感器、运算放大器、分压电阻、三极管、采样大电阻、光电二极管、跨阻放大器、反向放大器、增益可调放大模块、多路比较器、多路触发器、稳压芯片、分压排阻、LED显示模块；

所述参考稳压源与所述运算放大器通过导线连接；所述运算放大器与所述温度传感器通过导线连接；所述运算放大器与所述分压电阻通过导线连接；所述运算放大器与所述三极管通过导线连接；所述三极管与所述采样大电阻通过导线连接；所述三极管与所述分压电阻通过导线连接；所述采样大电阻与所述光电二极管通过导线连接；所述的光电二极管、跨阻放大器、反向放大器、增益可调放大模块、多路比较器、多路触发器通过导线依次串联连接；所述的稳压芯片、分压排阻、多路比较器通过导线依次串联连接；所述多路触发器与所述LED显示模块过导线连接。

作为优选，所述的温度传感器、运算放大器、分压电阻、三极管、采样大电阻组成温度自适应的光电二极管偏压控制单元，用于控制低温环境下光电二极管的偏置电压，使光电二极管的偏置电压随温度的变化而变化，以保证光电二极管在低温环境下的工作状态保持稳定；