提高深空异步激光测距精度方法研究

《提高深空异步激光测距精度方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第30卷第6期2011年12月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．30NO．6Dec．2011提高深空异步激光测距精度方法研究。王建军，唐嘉，高昕，邢强林，李舰艇(北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：异步激光测距的作用距离远，有望实现对地球同步轨道以及深空航天器的精确测量。在对相关文献深入研究的基础上，全面分析了异步激光测距基本原理，对其钟差和测距公式进行了重新推导，提出了一种适用于深空异步激光测距的精确公式，并给出了迭代求解方法。通过理论仿真分析，在脉冲时间测量误差5ns时

2、，对匀速飞行目标，该方法距离测量精度可达到5～6m，比其他方法高出2～3个数量级。关键词：异步；深空；激光测距；测距精度中图分类号：V557．4：TN249文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)06—0087—04DOI：CNKI：1l一4230／TV．20111129．1641．003MethodforImprovingAsynchronousLaserRangingAccuracyforDeepSpaceApplicationsWANGJianjan，TANGJia，GAOxin，XINGQianglin，LIJianti

3、ng(BeijingInstituteofTrackingandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094)Abstract：Withlongoperationaldistance，asynchronouslaserrangingsystemhasapromisingprospectforaccurateinstrumentationofgeosynchronousorbitanddeepspacespacecraft．Basedonresearchonliteratureconcerned，this

4、paperanalysestheprincipleofasynchronouslaserranging．Then，aclockoffsetandrangingformulaeisre-derived．Anaccurateasynchronouslaserrangingformulatogetherwithresolvingthroughiterationsisproposedfordeepspaceapplications．Theoreticalanalysisandsimulationindicatesthat，foratargetflyi

5、ngatconstantvelocity，therangingaccuracyis5～6mwhenpulsetimemeasurementerroris5ns．Inotherwords，therangingaccuracyofasyn—chronouslaserrangingis2～3ordershigherthanconventionalmethods．Keywords：Asynchronous；DeepSpace；LaserRanging；RangingPrecision1异步激光测距基本原理自1996年JohnJ．Degnan首次提出“

6、异步应答激光测距”[1刈新体制以来，这种新测距体制的研究得到了广泛开展。与传统的反射式测距相比，新体制的接收激光功率仅与距离的2次方成反比，可以极大提高卫星激光测距的作用距离[5]，为实现地球同步轨道以及深空航天器距离精确测量提供了新的技术途径。异步激光测距的工作原理是[5刮：地面测距设备和航天器激光收发终端根据各自的时统，以相同的帧频发射激光信号，同时，地面设备和航天器终端均利用高精度计时器测量自身激光信号发射时刻与接收到对方激光信号的接收时刻之间的时间间隔，根据2个时间间隔测量结果即可得到航天器与地面站之间的距离以及主波时差。原理图如图1

7、所示。主波时差包含星地时钟钟差和激光发射时延2部分，后者则通过地面标定获得，主波时差在扣除激光发射时延之后便可得到星地时钟钟差。tmt图1异步激光测距基本原理示意图Fig．1Principleofasynchronouslaserranging*收稿日期：2011一06—07；修曰日期：2011一08—12；网络出版时间：2011—11—2916：41网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／11．4230．TV．20111129．1641．003．html第一作者简介：王建军(1970一)，男，硕士，高级

8、工程师，主要从事光学设备总体技术工作；E—mail：wangjianjun@netease．corn88飞行器测控学报第30卷2公式推导在图1中，‰天器表示航天器激