我国月球激光测距研究与进展

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。文中概述了全球月球激光测距的现状以及21世纪初月球激光测距的发展趋势;分析了我国开展月球激光测距的意义。最后介绍了云南天文台1.2m望远镜进行月球激光测距的发展战略和科学目标。     

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。     

利用双行根数计算太阳相位角的精度评估

光度特性测量是获取空间目标的物理特性的重要技术手段之一,无论是光变曲线的事后分析还是建立光度变化的仿真模型,都离不开一个重要的参数——太阳相位角（太阳-空间目标-测站的空间夹角）.目前空间目标的位置通常是通过双行根数（TLE）外推获得,存在一定误差,且随外推时间的延长而变大,因而有必要对其计算所得的太阳相位角的精度进行评估.以典型的不同高度的激光测距卫星LAGEOS1、AJISAI、STELLA为研究对象,以全球激光测距资料解算所得的高精度轨道作为参考轨道,对2012年全年利用双行根数计算所得的太阳相位角数据进行了比对分析,结果表明对于LAGEOS1、AJISAI这样的中高轨卫星,由于轨道较高,表征阻力的B＊恒定,计算所得的太阳相位角偏差较小,角分量级,且随外推时间的延长不会导致偏差明显增大;而对于STELLA这样的低轨卫星,因轨道较低、受变化的大气的影响显著,计算所得的太阳相位角偏差较大,尤其是当B＊比较大、变化较快时,偏差显著变大,且随外推时间的延长显著增大,在最差情况下：外推1d约为13＇,外推3d约为50＇,外推7d约为251＇,已超出目前的精度要求.因此,在事后分析中应尽可能使用1d之内的TLE计算太阳相位角,对于B＊较大且变化较快情况尤其需要注意.另外,针对UTC闰秒的情况,提出了一种处理方法,即在双行根数外推时判断外推时段是否跨越了闰秒时刻,若跨越了则进行修正：增加或减少1s,相应地需要修改结果对应的时间戳计算方法.     

鹊桥卫星激光测距时间窗口及测距成功概率分析

首先通过对鹊桥卫星任务轨道进行分析,用数值方法模拟出一条近似鹊桥卫星探测任务的轨道,然后计算了2019年下半年云南天文台鹊桥卫星激光测距观测时间窗口,给出了鹊桥卫星到云南天文台的激光测距距离范围和鹊桥卫星运行轨道与月球的最小距离。基于模拟的晕轨道计算了鹊桥卫星激光测距单脉冲理论回波光子数和测距成功概率。根据月球激光测距积累的经验,结合影响测距的因素给出了提高激光测距回波光子数和测距成功率的改善方法。最后设计了等效试验方案,通过实测结果来验证理论计算,为实现鹊桥卫星激光测距提供依据。     

GPS定位中的误差分析

介绍了GPS的空间部分、地面控制部分和用户部分的发展状况及其作用。并对GPS定位的基本原理做了阐述。GPS定位误差由几何精度因子和站星距离的测量误差决定,站星距离的测量误差由3大类误差因素决定,它们是与GPS卫星有关的误差、与GPS卫星信号传播有关的误差、与GPS信号接收设备有关的误差。对上述重要误差进行了系统全面的分析,并提出了具体的误差修正模型及各种减小或消除误差的方法。     

1.2m地平式望远镜视场旋转角的理论计算

利用光线追迹法和矩阵光学的方法分析了1.2m天文望远镜折轴平面反射镜系统在望远镜的方位轴、高度轴转动时所引起的像方视场的旋转,分别用两种方法给出了一致的目标图像旋转与望远镜高度角、方位角之间变化的函数关系式,并将地平式装置引起的物方视场旋转在球面坐标系下的旋转量转换到平面直角坐标系中,最终得到整个望远镜系统的视场旋转量,为实时改正这些旋转量提供了理论依据.     

漫反射激光测距特性研究

首先分析不同目标反射模型的漫反射激光测距方程的表达形式,然后通过对有合作目标的卫星激光测距和漫反射激光测距的特性对比分析,在理论上推导出适合1.2m望远镜激光测距系统的漫反射激光测距方程的一般形式.方程的最终表达形式与目标的形状、反射率和目标表面的漫反射特性函数有关.最后进行了地面靶板漫反射激光测距试验,并以试验为例来说明如何求解方程里特定的参数.     

基于SLRF2005全球板块运动参数的求解

基于由卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)资料建立的国际地球参考架SLRF2005,利用SLR测站的坐标和速度场解算了全球5大板块的运动参数,并与地质模型NNR-NUVEL-1A作比较和分析,结果表明基于现代空间测量技术的欧拉极与地质模型基本一致,说明近几百万年板块的运动是稳定的,同时数据显示两者之间仍存在一定差异。