| 题名 | 基于快反镜提高激光测距回波率的方法研究 |
| 作者 | 李鹏飞 |
| 答辩日期 | 2023 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李祝莲 |
| 关键词 | 空间目标激光测距 快反镜 速度光行差 测距回波率 闭环控制 |
| 其他题名 | Research on Improving the Laser Ranging Echo Rate Based on FSM |
| 学位专业 | 天体测量与天体力学 |
| 英文摘要 | 激光测距是目前空间目标距离测量中，测量精度较高的一种技术，测量数据具有非常重要的科学研究和应用价值。云南天文台1.2m望远镜开展激光测距研究和试验多年，目前已具备开展卫星、空间碎片以及月面反射器等空间目标激光测距的能力。使用1.2m望远镜测距系统，研究团队于2017年测到了36cm直径分米级尺寸空间碎片的距离，2018年初测到了月面反射器的距离，可见该系统具有较好的探测性能。为了进一步开发1.2m望远镜测距系统的探测能力，本论文研究提高测距系统回波率的新方法，主要完成工作如下： 第一，根据1.2m望远镜测距技术现状和难瞄准的问题，提出一种提高测距系统回波率的方法，即利用快反镜的快速响应、分辨率高等特点来确保空间目标的高精度跟瞄，从而提高测距系统回波率。1.2m望远镜测距系统虽然已具备了较好的探测性能，但是依然存在一些细节问题需要解决，进一步提高回波率后，系统将具备深空合作目标以及更小尺寸、更远距离非合作目标的激光测距能力。 第二，分析了激光测距中影响回波率的因素，包括速度光行差、望远镜跟踪误差、大气湍流和望远镜指向偏差等。得出速度光行差随目标轨道高度的变化关系，空间目标的最大速度光行差随轨道高度增大而减小，低轨目标的最大速度光行差有 10′′ 左右，而月面反射器的最大速度光行差只有 1.4′′，利用快反镜可以对空间目标的较小偏离进行修正。 第三，将快反镜应用于1.2m望远镜发射光路中，利用快反镜高分辨率高精度控制激光光束方向，达到提高测距成功率和回波光子数的目的。首先，分析了快反镜在发射光路的位置排布设计；然后，测试了发射光路带有快反镜后系统的分辨率并开展系统模拟仿真；最后，跟踪卫星进行快反镜开环控制试验。结果表明，快反镜可以在激光测距中用搜索的方式找到回波更强的位置，且目标距离越远效果越明显。 第四，提出使用回波数作为快反镜闭环控制反馈量的新快反镜控制算法，并取得了较好的控制效果。设计了快反镜闭环控制系统，并在1.2m望远镜高精度指向的基础上对不同轨道高度的卫星开展了闭环控制试验。结果表明，使用快反镜闭环控制后，在不同的观测条件下，回波率都得到了提高。 第五，仿真分析了将快反镜应用于1.2m望远镜激光测距系统的可行性。首先，设计快反镜在接收光路的位置排布；然后，计算了接收光路中视场光阑孔径对接收视场的影响，并开展卫星测距试验以统计不同目标的回波信号在接收视场中的分布情况；最后仿真了快反镜在回波信号不同偏离角度时的校正能力。 综上所述，本论文将高速高分辨率的快反镜应用于1.2m望远镜激光测距系统，通过提高系统测距回波率来达到提高系统探测能力的目的，对白天空间目标激光测距、月球激光测距以及更远的深空激光测距具有一定的参考价值。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 页码 | 0 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26415]  |
| 专题 | 云南天文台_应用天文研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李鹏飞. 基于快反镜提高激光测距回波率的方法研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
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