[实用新型]一种激光测距系统的延时值实时标效系统

说明书

本实用新型公开了一种激光测距系统的延时值实时标效系统，属于激光测距技术领域。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

本实用新型涉及激光测距技术领域，尤其是一种新型的激光测距系统的延时值实时标效系统。

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、电子电路产生的系统延迟将随着时间、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。

为了提高SLR系统测距精度，获得高质量的观测数据，现有技术通过对地面已知距离的地靶目标进行观测，即通过地靶测量间接获取激光测距系统的延迟值。常规的地靶测距过程如下：首先控制系统根据地靶已知的方位、高度及距离引导望远镜指向地靶目标，待望远镜指向稳定后发射激光脉冲，同时PIN将激光脉冲信号送入恒比鉴别器记录发射时刻；其次，由地靶目标返回的回波信号经接收系统传输至光电探测器，转化为电信号后进入事件计时器记录回波时刻，两个时刻之差为地靶目标至测站的观测值；最后，将获得的观测值减去已知距离值，即可获得系统延时值。图1为长春站的SLR系统结构示意图。

如前所述，现有技术具有如下缺陷：

1.在现有地靶测量技术中，SLR系统无法在单次测距过程中同时完成卫星目标的观测与系统延时的测量。地靶测量只能在卫星观测过程的前后或间隔固定时间进行测量。但是由发射光路、接收光路、电子电路产生的系统延时随着系统工作的状态、环境等因素实时发生变化，现有地靶测量技术无法满足SLR系统对延时值标效实时性的要求，不利于系统性能的监控与测量。