卫星激光测距超近地靶校准方法
专利名称：卫星激光测距超近地靶校准方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于卫星激光测距(SLR)中的超近距离(小于lm)的靶距测量 技术。
背景技术：
卫星激光测距原理如图1所示。在、时刻从地面站瞄准卫星，发射激光脉冲；在 t2时刻接收到被卫星反射回来的激光信号，测量出At= (、-、)/2即为光从测站到卫星所 经历的时间，测站到卫星的距离为d = A tXC，其中C为光速。如此测出的距离值包括发射光路，接收光路，电路上的延时，且该延时随温度等环 境因素变化。为了将其扣除，通常的办法是在地面已知距离点设置靶标，然后用仪器测此靶 标，得出距离值屯，该已知距离为d2，则距离差Ad = dr^即为各种延时的综合，应将此延 时值应用到前面计算的卫星测距值中去进行校正，这就是我们传统的地靶校正方法，一般 我们选取的地靶距离在lkm左右。地靶测量技术由于地靶距离较远，难于维护，测量时瞄准也较困难，为解决这些问 题，近年来多使用漫反射器取代角反射器，并使距离也移近至100米至几百米，但进一步移 近靶距受到了技术上的限制，其中主要的影响是距离门的问题。由于卫星激光测距系统所 接收的回波信号很弱，为避免接收噪声，不仅使用滤光片滤掉激光波长以外的光波，还使用 了距离门技术。它从轨道预报中获知卫星回波达到的预计时间tp再给出一个小的控制量 dt。从主波开始算起，经过tp-dt后，立即打开距离门触发接收器件准备接收。而在此之前 接收器是禁止接收的，因而起到了滤除噪声的作用。同样的技术应用于测靶，当靶距较近 时，tp-dt较小，来不及打开接收器或计时器。一般卫星测距控制系统，距离门计时分辨率为 100ns，考虑最佳的光、电延时，最近距离限制是90-120m，若距离值小于此数，将使回波信号 先于距离门开启信号到达接收器或计时器。此外，由于激光发射时在仪器附近有较强的杂 散散射，而近靶距的回波与这些杂散光在时间上混在一起，因此，要采取措施隔离这些光噪 声干扰。
发明内容
本发明采用了对近地靶技术进行了改进，主要涉及到距离门的控制方式，以及校 准靶的光学和机械结构设计。根据本发明涉及的Nd:YAG激光器的特点，在激光器内部找到 与激光主脉冲相对提前量比较稳定的触发信号，用于触发距离门。在望远镜的发射镜筒和 接收镜筒之间，安装近地靶，使近地靶可以随望远镜转动。实验与观测结果表明，该近距离靶的实现给测距系统带来如下特点1、由于靶标就在仪器上，易于安装调试、瞄准和维护，便于自动控制。2、命中率高，操作方便，操作人员能方便地把握靶的状态，了解测靶过程。3、测靶不受限制，白天、晚间、雨天、室内、外均能工作，极大地方便了整个仪器的 实验、调整工作。
4、靶标清楚，校准测量准确。
图1-激光发射和接收、距离门控制时序示意2-近地靶安装结构图
具体实施例方式1.距离门产生为了获得足够开启距离门的时间，本发明采用主波前(300-700ns)某一与主波有 因果关系的信号(超前主波)来产生距离门。本发明涉及的激光器属于Nd:YAG染料被动 锁模类型，激光脉冲产生前，在振荡级附近会有波长1064nm的微弱激光产生。通常激光主 脉冲叫做主波，而在振荡级产生的提前于主脉冲的激光叫做超前主波。经过测试超前主波 产生时刻有严格的对应关系，作为距离门的触发信号。2.近距离靶标设计为减小靶瞄准的时间，将靶设计在接收镜筒上；同时为了使测卫星时激光发射望 远镜镜前的反射板不挡光，设计了一个的机械切换开关。测靶时，往里一拨，弹簧卡位在发 射镜前，反射发射光用于测靶；测卫星时往外一拨，移开反射板，发射光全通用于测卫星。接 收镜前的反射板设计成倾斜45°角的。5mm小圆板，相对主接收镜面积来说较小，设计成 固定不动的方式。如图2所示，一束发射光经两块45°的反射镜反射进入接收系统，不论光照到反 射镜的哪个部分，所引起的光程都相等，不会引起误差。当光线偏离轴线或反射镜安装有误 差时，会引起光程变化，但在接收角范围内，此变化引起的误差小于1mm。
权利要求
一种应用于卫星激光测距(SLR)中超近距离(小于1m)的靶距测量技术，其特征在于采用超近距离(小于1m)的靶距测量，采用时间滤波的装置和技术。
2.按权利要求1所述，采用超近距离(小于lm)的靶距测量，校准靶安装在发射镜筒前 端，且可与望远镜随动。
3.按权利要求1所述，采用超前主波信号用于距离门，进行时间域滤波。
全文摘要
本发明涉及一种应用于卫星激光测距(SLR)中的超近距离(小于1m)的靶距测量技术。它由距离门控制方式、校准靶的光学和机械结构设计构成。在望远镜的发射镜筒和接收镜筒之间，安装近地靶，使近地靶可以随望远镜转动，校准卫星激光测距系统中各种光路、电路的延时。
文档编号G01S17/08GK101876708SQ20091027322
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者朱威, 李欣, 李翠霞, 王培源, 谭业春, 邹彤, 郭唐永 申请人:中国地震局地震研究所
技术领域：
本发明涉及一种应用于卫星激光测距(SLR)中的超近距离(小于lm)的靶距测量 技术。
背景技术：
卫星激光测距原理如图1所示。在、时刻从地面站瞄准卫星，发射激光脉冲；在 t2时刻接收到被卫星反射回来的激光信号，测量出At= (、-、)/2即为光从测站到卫星所 经历的时间，测站到卫星的距离为d = A tXC，其中C为光速。如此测出的距离值包括发射光路，接收光路，电路上的延时，且该延时随温度等环 境因素变化。为了将其扣除，通常的办法是在地面已知距离点设置靶标，然后用仪器测此靶 标，得出距离值屯，该已知距离为d2，则距离差Ad = dr^即为各种延时的综合，应将此延 时值应用到前面计算的卫星测距值中去进行校正，这就是我们传统的地靶校正方法，一般 我们选取的地靶距离在lkm左右。地靶测量技术由于地靶距离较远，难于维护，测量时瞄准也较困难，为解决这些问 题，近年来多使用漫反射器取代角反射器，并使距离也移近至100米至几百米，但进一步移 近靶距受到了技术上的限制，其中主要的影响是距离门的问题。由于卫星激光测距系统所 接收的回波信号很弱，为避免接收噪声，不仅使用滤光片滤掉激光波长以外的光波，还使用 了距离门技术。它从轨道预报中获知卫星回波达到的预计时间tp再给出一个小的控制量 dt。从主波开始算起，经过tp-dt后，立即打开距离门触发接收器件准备接收。而在此之前 接收器是禁止接收的，因而起到了滤除噪声的作用。同样的技术应用于测靶，当靶距较近 时，tp-dt较小，来不及打开接收器或计时器。一般卫星测距控制系统，距离门计时分辨率为 100ns，考虑最佳的光、电延时，最近距离限制是90-120m，若距离值小于此数，将使回波信号 先于距离门开启信号到达接收器或计时器。此外，由于激光发射时在仪器附近有较强的杂 散散射，而近靶距的回波与这些杂散光在时间上混在一起，因此，要采取措施隔离这些光噪 声干扰。
发明内容
本发明采用了对近地靶技术进行了改进，主要涉及到距离门的控制方式，以及校 准靶的光学和机械结构设计。根据本发明涉及的Nd:YAG激光器的特点，在激光器内部找到 与激光主脉冲相对提前量比较稳定的触发信号，用于触发距离门。在望远镜的发射镜筒和 接收镜筒之间，安装近地靶，使近地靶可以随望远镜转动。实验与观测结果表明，该近距离靶的实现给测距系统带来如下特点1、由于靶标就在仪器上，易于安装调试、瞄准和维护，便于自动控制。2、命中率高，操作方便，操作人员能方便地把握靶的状态，了解测靶过程。3、测靶不受限制，白天、晚间、雨天、室内、外均能工作，极大地方便了整个仪器的 实验、调整工作。
4、靶标清楚，校准测量准确。
图1-激光发射和接收、距离门控制时序示意2-近地靶安装结构图
具体实施例方式1.距离门产生为了获得足够开启距离门的时间，本发明采用主波前(300-700ns)某一与主波有 因果关系的信号(超前主波)来产生距离门。本发明涉及的激光器属于Nd:YAG染料被动 锁模类型，激光脉冲产生前，在振荡级附近会有波长1064nm的微弱激光产生。通常激光主 脉冲叫做主波，而在振荡级产生的提前于主脉冲的激光叫做超前主波。经过测试超前主波 产生时刻有严格的对应关系，作为距离门的触发信号。2.近距离靶标设计为减小靶瞄准的时间，将靶设计在接收镜筒上；同时为了使测卫星时激光发射望 远镜镜前的反射板不挡光，设计了一个的机械切换开关。测靶时，往里一拨，弹簧卡位在发 射镜前，反射发射光用于测靶；测卫星时往外一拨，移开反射板，发射光全通用于测卫星。接 收镜前的反射板设计成倾斜45°角的。5mm小圆板，相对主接收镜面积来说较小，设计成 固定不动的方式。如图2所示，一束发射光经两块45°的反射镜反射进入接收系统，不论光照到反 射镜的哪个部分，所引起的光程都相等，不会引起误差。当光线偏离轴线或反射镜安装有误 差时，会引起光程变化，但在接收角范围内，此变化引起的误差小于1mm。
权利要求
一种应用于卫星激光测距(SLR)中超近距离(小于1m)的靶距测量技术，其特征在于采用超近距离(小于1m)的靶距测量，采用时间滤波的装置和技术。
2.按权利要求1所述，采用超近距离(小于lm)的靶距测量，校准靶安装在发射镜筒前 端，且可与望远镜随动。
3.按权利要求1所述，采用超前主波信号用于距离门，进行时间域滤波。
全文摘要
本发明涉及一种应用于卫星激光测距(SLR)中的超近距离(小于1m)的靶距测量技术。它由距离门控制方式、校准靶的光学和机械结构设计构成。在望远镜的发射镜筒和接收镜筒之间，安装近地靶，使近地靶可以随望远镜转动，校准卫星激光测距系统中各种光路、电路的延时。
文档编号G01S17/08GK101876708SQ20091027322
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者朱威, 李欣, 李翠霞, 王培源, 谭业春, 邹彤, 郭唐永 申请人:中国地震局地震研究所
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