激光测卫(武大-魏二虎).ppt

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第8章、激光测卫
主讲：魏二虎
汇报人姓名
汇报日期
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§、激光卫星测距原理
、激光卫星测量系统
、激光测距定轨原理
、激光卫星测距应用
内容纲要
CONTENTS
、激光卫星测距原理

激光LASER（Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation）是指光的受激辐射以实现光放大。
激光的产生
当激光物质处于粒子数反转分布状态时，由自发辐射而产生的光子将引起其它原子受激跃迁，从而使光得到受激放大。
在光学谐振腔内沿腔轴方向传播的光受安置在两端的反射镜反射而往返传播，在此过程中不断引起其他原子的受激跃迁，产生同频率的光子，使光迅速放大。
与腔轴不平行的光则在往返几次后逸出腔外，从而形成方向性极好的激光。
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、激光卫星测距原理
激光的特点
2、激光的特点
六十年代初，美国Mainman在实验室研制成功世界上第一台红宝石激光器。
它具有下述特点
高功率激光器的输出功率可达GW级。单位面积上的光能密度可高于太阳表面，作用距离到达几万公里高处的人造地球卫星甚至三十八万公里外的月球表面 ；
激光的谱线很窄，便于在接收系统中用窄带滤光片来消除天空背景的噪声，从而大大提高信噪比；
激光的发散角极小，在很远的距离上光能量仍能集中在一个很小的范围内，有的激光测距系统发散角只有2″，在月球表面上光斑直径也只有4km；
脉冲激光器的激光脉冲宽度可以达到很小的量级，而脉宽是决定测距精度的主要因素之一，因而激光测距的精度可以达到很高的精度。
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、激光卫星测距原理
激光测卫的提出
1963年第三届国际量子电子学会基于上述激光器的特点，就提出利用新光源测量卫星距离的可能性。
1964年10月美国通用电器公司和戈达德飞行中心（GFSC）先后成功的利用红宝石激光器测到了由美国宇航局（NASA）于当月发射的世界上第一颗带激光后向反射镜的人造地球卫星-探险者22号（BE—B）的距离。
正是随着这第一次实验的成功，人卫激光测距（SLR）技术得到了迅速的发展；
到现在人卫激光测距由当初希望的曙光变成了如日中天的最主要现代高技术空间大地测量手段之一。
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、激光卫星测距原理
用安装在地面测站的激光测距仪向安装了后向反射棱镜的激光卫星发射激光脉冲信号；
A
D
B
C
该信号被棱镜反射后返回测站，精确测定信号的往返传播时间；
进而求出仪器到卫星质心间的距离。
目前的测距精度可达1cm左右。
测距过程
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§、激光卫星测距原理
5、测距原理
D=C.⊿t/2+ ⊿D
⊿D为测距改正数
激光测距仪
带反射棱镜的激光卫星
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、激光卫星测距原理
5、测距原理
激光测距观测值误差改正
测距仪仪器常数改正
不同仪器之间的常数改正
地面大气延迟改正
观测时间改正△t= △t1+ △t2+ △t3
△t1为工作钟与标准时间之间的差异；
△t2为工作钟取样时刻和激光脉冲信号的发射时刻之间的差异，也称为触发延迟改正；
△t3为信号传播时间改正，从激光脉冲离开测距仪至到达卫星间的时间，△t3=S/c
大气延迟改正
卫星上的反射棱镜偏心改正
潮汐改正
相对论改正
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内容纲要
01
02
03
04
、激光卫星测距原理
 §、激光卫星测量系统
、激光测距定轨原理
、激光卫星测距应用
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、激光卫星测量系统
1．激光测距系统
主要包括地面部分和空间部分
空间部分为带后向反射镜的卫星
地面部分则包括：
激光发生系统、激光光学发射和接收系统、光学系统转台、激光脉冲接收处理系统、时间间隔计数器、时间系统；
标校系统、计算机控制记录系统、基石、电源系统、保护系统；
最后为数据传输系统。
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