海陆一体机载激光扫描仪的设计

提出了海陆一体机载激光扫描仪设计方案。采用高频双波长激光以及大动态接收光路,实现地貌与水深的联合探测;采用基于自校准时间数字转换,重构高精度的点云数据;采用基于编码正交频分复用调制解调技术,实现机载点云探测数据的快速回传。     

皮纳微小卫星激光反射器设计及激光测距分析

皮纳卫星是指质量为千克级、以微机电系统技术为基础的小卫星。皮纳卫星能够通过组成星座、编队或卫星群完成单颗大卫星难以实现的任务,被广泛地应用于科研、技术试验、商业遥感等领域。皮纳卫星设计寿命短,在完成在轨服务后就会成为空间碎片,这时要想对皮纳卫星进行精准定位,就必须采用非合作目标的方式进行激光测距。按照目前空间非合作目标的激光探测能力,由于皮纳卫星尺寸小,导致返回的激光信号弱,探测难度大,且随着皮纳卫星发射次数的增多,将严重影响人类的空间科技活动。因此设计出适合于皮纳卫星的激光测距合作目标,使得激光测距技术的高精度特性应用于皮纳卫星的目标监测,这对空间目标高精度测量和提升碎片目标精密监测与预警有着重要的实用价值。本论文紧紧围绕研制出适合于皮纳卫星的微小激光反射器这一目标,立足于低轨皮纳卫星高难度的激光测距实用需求,设计质量轻、分布灵活、满足在轨和成为空间碎片后仍能采用常规的人卫激光测距技术进行观测、且便于标准化配置的微小卫星激光反射器。论文的主要工作内容如下:(1)理论计算并分析了星载激光测距合作目标的速差效应及其补偿方法、有效视场角、有效反射器面积、可观测时间、远场衍射分布、质心误差改正分布等核心技术参数,并以低轨卫星中常用的金字塔结构和八棱台结构激光反射器为例进行分析,为皮纳卫星激光反射器设计提供理论依据。(2)针对轨道高度在250—1 000 km的皮纳卫星,以标准立方体结构皮纳卫星为例,设计了质量不超过150 g、视场角满足360°、测距精度达厘米级、具有足够回波强度、且便于标准化配置的微小激光反射器,并设计了长方体和多面体结构皮纳卫星激光反射器。(3)为我国第一颗大气密度探测实验卫星PN1B设计了星载卫星激光反射器,这是国内首次采用通光口径为1 cm的微小激光反射器阵列,通过TROS1000流动人卫激光测距系统对该卫星进行的激光测距试验,观测期间其回波数最大值达314个/秒,验证了微小激光合作目标能够提供足够的的回波光子数。(4)设计了一种适用于角锥棱镜加工的靠体,在铣磨成型、粗磨及精磨和粗抛工序中直接通过该靠体的翻转实现角锥棱镜的成盘化加工,最后以配重分离器工艺进行精抛。使得角锥棱镜整体工艺方案加工工序减少、生产节奏快、效率高、质量可保证。(5)为确保卫星激光反射器发射成功后在太空环境中能正常工作,以皮纳低轨卫星激光反射器为例,介绍了激光反射器在地面进行的光学性能、力学性能、热学性能及空间辐照性能测试。     

流动卫星激光测距系统GSM远程通信系统设计

流动卫星激光测距（SLR）系统实现了kHz高重复频率测距、白天测距等功能,具有测距精度高、探测效率高等特点,并能有效解决中国人造卫星激光测距网分布不均的问题。目前,仪器远程控制技术可有效提高卫星激光测距系统的自动化水平,并最终实现无人值守功能,但该技术首先要解决的问题就是远程通信。本文采用GSM模块并结合单片机嵌入式系统,设计了一套GSM远程通信系统。经测试,该系统可实现点对点的通信,出现错误时能够报错及报警,符合预期结果。     

流动卫星激光测距系统TROS1000中卫星识别应用

在硬件上使用带积分功能的CCD相机WAT-910HX,同时在软件上基于QT5.9与OpenCV3.4开发实现TROS1000 中卫星识别功能。该功能可有效识别目标卫星,对TROS1000中流动卫星观测起到一定辅助作用。     

空间目标激光测距轨道预报研究

为了实现地面卫星激光观测站对空间目标的轨道预报,设计了空间目标激光测距轨道预报软件。首先,利用空间目标的两行根数结合轨道外推算法,计算出空间目标在地心惯性坐标系下的坐标;其次,通过空间目标、地心和观测站三者之间的坐标系转换,计算出空间目标相对于站心坐标系下的位置;再次,根据空间目标相对地面激光观测站的方位角和俯仰角,画出空间目标的测站预报图;最后,以北斗卫星的测站预报实例对该软件进行验证,所得出的测站轨道预报图与同类商业软件的图结果一致。结果表明,该软件能够为地面观测站捕获空间目标,并同步跟踪其轨道运行提供测站轨道预报服务。