月球激光测距的新技术方法研究

月球激光测距是国内外所瞩目的宏伟目标 ,代表着单光子探测技术的高峰。本论文的目的是探索提高激光测月回波光子数的新方法 ,进而增加激光测月成功的几率。其思路是源于一个新的想法 :在激光测月过程中引入大气波前倾斜量实时补偿的技术。首先介绍激光测月的现状和其难度所在 :回波光子数太少 ,基本上属于亚光子探测范畴。在现有技术条件下 ,本文对影响激光测月回波光子数的因素逐一进行分析讨论 ,提出应该把激光束截面能量分布和大气湍流效应包括进去。为此分析讨论了大气湍流和大气中光场的基本统计性质、激光束在大气中传输时所受大气湍流的影响以及大气湍流对激光测距的影响 ,得出大气湍流特别对激光测月有着明显影响的结论。在此基础上对传统的激光测距方程进行了修正 ,使其应用到激光测月时更符合真实的情况 ,从而指导补偿的进行。涉及到在激光测月中对受大气湍流而畸变的激光束进行补偿 ,本文抓住重点 ,通过分析看出对大气倾斜量的实时补偿是提高激光测月回波光子数的重要因素。结合激光测月以及云南天文台现有测距系统的实际情况 ,本文独创性地提出利用激光测月目标近旁一定大小区域的扩展面源探测与计算大气倾斜量 ,然后对激光测月中的激光束进行大气倾斜量实时补偿的新技术方法。在分析比较     

月球激光测距的新技术方法研究

月球激光测距是国内外所瞩目的宏伟目标，代表着单光子探测技术的高峰。本论文的目的是探索提高激光测月回波光子数的新方法，进而增加激光测月成功的几率。其思路是源于一个新的想法：在激光测月过程中引入大气波前倾斜量实时补偿的技术。首先介绍激光测月的现状和其难度所在：回波光子数太少，基本上属于亚光子探测范畴。在现有技术条件下，本文对影响激光测月回波光子数的因素逐一进行分析讨论，提出应该把激光束截面能量分布和大气湍流效应包括进去。为此分析讨论了大气湍流和大气中光场的基本统计性质、激光束在大气中传输时所受大气湍流的影响以及大气湍流对激光测距的影响，得出大气湍流特别对激光测月有着明显影响的结论。在此基础上对传统的激光测距方程进行了修正，使其应用到激光测月时更符合真实的情况，从而指导补偿的进行。涉及到在激光测月中对受大气湍流而畸变的激光束进行补偿，本文抓住重点，通过分析看出对大气倾斜量的实时补偿是提高激光测月回波光子数的重要因素。结合激光测月以及云南天文台现有测距系统的实际情况，本文独创性地提出利用激光测月目标近旁一定大小区域的扩展面源探测与计算大气倾斜量，然后对激光测月中的激光束进行大气倾斜量实时补偿的新技术方法。在分析比较各种从低对比度扩展源中计算大气倾斜量的算法后，本文认为采用绝对差分法最佳。最后是具体的激光测月的新技术方案，同时对此方法的理论与技术进行了分析讨论，推导出新技术方法的理论依据、补偿效果、可行性与实用性。     

发展中的月球激光测距系统

本文根据有关激光测月技术的调研结果介绍了八十年代国际上新建的激光测月站和部分科学研究成果。提出本研究室开展研究的建议。     

月球和人卫激光测距系统设计分析和实现方法

本文对激光测月系统各项技术参数进行了分析,提出了用1.2米望远镜建立测月测卫系统的最佳参数,并给出了一种可行的测距系统方案。     

用LLR资料解算日月轨道根数

本文推导了激光测月资料归算中测距对地月系轨道根数的偏导数，并对所得偏导数进行了精度估计，利用这些偏导数和１９８８年至１９９２年全球激光测月资料解算了日月轨道根数，得到了比较理想的结果。     

月球潮汐及精密激光测月中的潮汐改正

本文详细论述了月球的弹性潮汐形变问题,并根据作者最近用较新的地球和月球模型解算出的地球和月球的勒夫数,计算了地球和月球的弹性潮汐形变。这个结果被用于精密激光测定月-地距离的改正。结果表明,在精密激光测月中,地、月潮汐的影响是不可忽视的。     

GPS及其在天文地球动力学中的应用

本文系统地介绍了GPS应用于精密测地和天文地球动力学的基本模式、原理和误差。并讨论了在目前的天体测量新技术如甚长基线干涉仪(VLBI)、激光测卫(SLR)、激光测月(LLR) 已成功地用于天文地球动力学的情况下,GPS发展的可能前景。     

自适应光学技术应用于激光测月中大气波前倾斜量的探测与计算

针对云南天文台1.2米望远镜在激光测月中回波光子数太少的问题，将大气湍流效应考虑到激光测月中，研究了互相关和绝对差分两种跟踪算法的原理，并编写了算法程序，利用太阳数据验证了程序的正确性,给出了根据所采集的月面感兴趣区域的图像数据，用不同方法在不同条件下处理所得的大气波前整体倾斜信号，比较了算法的优劣。     

用激光测月资料研究月球的物理性质

从月球的自由天平动,引力场和耗散等可以研究月球内部的结构和演化.本文从理论上估计了用激光测月资料推算月球自由天平动的精确度,根据四个激光测月台站的18年的观测资料计算了月球自由天平动的振幅和相位、月球转动惯量等,并初步得到了月球的内部结构和组成成分.     

Orroral激光测卫测月系统

本文从望远镜及其光学系统、计算机软硬件、计时系统等方面介绍了澳大利亚Orroral激光测卫测月系统;并简单地介绍了以上各部分的特点。     

测定月球物理天平动的月面后向反射器最佳分布

本文在观测量等权的前提下,导出了利用激光测月技术测定月球物理天平动时月面后向反射器的最佳分布,并定量分析了利用现有反射器测定月球物理天平动时的权重。     

用激光测月资料检测板块运动初探

本文讨论了用现有激光测月资料检测板块运动的可能性。用多站资料,通过解算基线变化来研究板块运动。由于激光测月网形成时间不久,共同观测时段的资料积累不多,凭现有资料尚不足以研究这一问题。利用单站资料解算地球自转参数中的(UT1—UTC),并将各站所得的序列同BIH(国际时间局)的综合解序列(1988年为IERS—国际地球自转服务的结果)相比较,间接地检测台站的经度方向运动,精度在厘米量级,与AM_(1-2)模型的预测值符合得较好。     

月球的潮汐加速度

本利用1970年1月至1987年12月的全球激光测月资料，确定了月球平黄径的长期加速度·/n的值为-25″.4±0″.1／cy^2。这一结果和用其它方法求得的·/n值符合得很好。利用激光测月解算·/n的内符精度随所用资料的时间跨度的增加而迅速提高。     

高精度天体测量资料处理的相对论模型和引力理论的检验

随着科学技术的迅猛发展,现今的天体力学和天体测量已经发生了日新月异的变化.人类已经能够近距离探测太阳系内的一些天体,精度也达到了前所未有的程度.例如,激光测月(LLR)的精度已经达到了3 mm,正在向1 mm迈进;激光测卫(SLR),如激光地球动力学卫星(LAGEOS)的测轨精度已经达到了0.5 mas;甚长基线干涉测量(VLBI)的精度已经好于0.1 mas;对于未来的两个空间探测计划,全天天体测量干涉仪(GAIA)和空间干涉测量任务(SIM)都有望达到μas的精度.面对当前和未来如此高的精度要求,一方面已经认识到牛顿力学体系已经无法适用于高精度的天     

激光测月资料分析中的广义相对论效应

本对激光测月资料分析中的相对论效应作了较系统的分析讨论，包括观测时刻的转换，TAI和 TDB两种时间尺度的换算、测站的地心坐标和反射器的月心坐标到太阳系质心框架下的瞬时空间坐标的转换以及引力时延改正等一系列问题。同时比较分析了目前我们算软件中的相对论模型，指出原模型必须作适当的改进才能和厘米级的观测精度相匹配。     

云南天文台卫星激光测距中的测时仪器

详细论述了时间间隔计数器和事件计时器的工作原理,并阐述了云南天文台卫星激光测距系统中现有测时设备的性能,以及进行了信号周期测量实验.结果表明:测量信号边沿较好时,事件计时器OTL100P的标准偏差优于时间间隔计数器SR620.OTL100P具有直接测量事件发生时刻的特点和高测量精度的优势,能满足云南天文台将来多脉冲激光测卫、测月对测时系统的要求.     

LLR法检测月球自由天平动的原理

本文在视月球自由天平动为受迫天平动的附加运动之物理思想前提下,借助于雅可比行列式变换的数学手段,具体推导了激光测月理论时延τ。对月球自由天平动参数的偏导数,从而给出LLR法检测月球自由天平动的原理。     

激光测月中的地球和月球参考架

本讨论了激光测月 算地面台站坐标和月面反射器的月面坐标过程中初值的影响及迭代求解的稳定性问题。并指出影响地面台站坐标中地心经度分量的精度有两方面的原因，一是平差时采用的UT1值有误差，二是月球的赤经误差，后将引起地面台站产生一个沿经度方向的系统旋转，而这是所采用的月球星历表的误差所致。通过实例迭代运算表明， 测站坐标结果可以收敛到2cm左右，月面反射器在月面柱坐标中的σ和Z分量的结果可以稳定在10cm左右，而其λ分量目前只能达到米级。     

全球各激光测月分析中心确定UT1—UTC值的比较

本文研究了1986－1988年美国喷气推进实验室、法国地球动力学中心和上海天文台用激光测月资料推算的UT1－UTC值，并与国际地球自转参数服务给出的UT1－UTC值作比较，得到各分析中心推算UT1－UTC值的内符和外符。     

10赫兹漫反射激光测距控制系统的设计与实现

设计和实现了云南天文台1．2m望远镜10Hz共光路漫反射激光测距控制系统,包括激光器、信号探测器和测时设备等的控制。并将系统应用于实际观测中,使用结果表明系统运行正常,且已成功实现了部分空间碎片的漫反射激光测距。将测时设备换为事件计时器后,该系统可直接用于激光测月试验。