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基于激光雷达大气修正模型的卫星激光测距回波特性研究

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光学学报 2024年第12期 71-78页

作者：吕柏韬安宁韩兴伟程程冯效华张远达高健宋清丽刘承志中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站中国科学院大学中国人民解放军93175部队中国人民解放军95975部队

卫星激光测距（SLR）平均回波光子数是表征系统探测能力的重要参数之一，与激光大气传输特性紧密联系。基于Mie散射理论，结合气溶胶粒子的实际分布情况，提出并利用激光雷达大气修正（LAC）模型计算SLR系统平均回波光子数，以长春站60 ... 详细信息

卫星激光测距（SLR）平均回波光子数是表征系统探测能力的重要参数之一，与激光大气传输特性紧密联系。基于Mie散射理论，结合气溶胶粒子的实际分布情况，提出并利用激光雷达大气修正（LAC）模型计算SLR系统平均回波光子数，以长春站60 cm SLR系统为例，分析气候条件对SLR系统平均回波光子数的影响。结果表明，SLR系统平均回波光子数随地表附近能见度增大而增加，随相对湿度增大而减少。当望远镜俯仰角大于15°时，能见度对平均回波光子数的影响将超过相对湿度，并且在俯仰角为60°左右时达到峰值。阐述了气候条件影响SLR探测性能的内在机制，并为SLR系统选址与性能评估提供了新的理论方案和技术支持。

关键词：卫星激光测距平均回波光子数大气透过率激光雷达方程

卫星激光测距站分级与GNSS卫星轨道精度校核

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测绘学报 2023年第3期52卷 357-366页

作者：赵春梅王磊何正斌中国测绘科学研究院北京100036 北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站北京100036

GNSS卫星轨道是实现导航定位等位置服务的基础,对卫星轨道精度的精确评估关系到服务的精度与可靠性。卫星激光测距技术是评估卫星轨道精度的独立外部检核手段,由于SLR站系统水平不一,导致数据质量差异较大,因此合理选用高性能SLR站是精... 详细信息

GNSS卫星轨道是实现导航定位等位置服务的基础,对卫星轨道精度的精确评估关系到服务的精度与可靠性。卫星激光测距技术是评估卫星轨道精度的独立外部检核手段,由于SLR站系统水平不一,导致数据质量差异较大,因此合理选用高性能SLR站是精确评估卫星轨道的关键。本文利用聚类分析方法,依据国际激光网发布的近10 a全球SLR站性能评估报告,选择观测总圈数、LAGEOS标准点RMS值和系统短期偏差3个参数作为测站分级评估指标,将全球SLR站进行分级。在此基础上,对2020年所有参与国际激光联测的GNSS卫星的事后精密轨道进行了精度校核。结果表明,SLR站水平与数据质量密切相关,利用模糊C-均值聚类算法可有效对全球SLR测站进行分级,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级测站占比分别为28%、51%和21%;采用不同级站观测数据得到的检核结果存在明显差异,基于Ⅰ级站数据的校轨残差均值的绝对值和标准差总体小于Ⅱ和Ⅲ级测站,3种GNSS卫星轨道精度在R、T、N方向上的差异不明显,对应分量的RMS值之间的较差均处于毫米级水平。

关键词：卫星激光测距模糊聚类 GNSS 轨道精度校核

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卫星激光测距用于引力波探测的可行性研究

卫星激光测距用于引力波探测的可行性研究

作者：卞艺帆兰州大学

学位级别：硕士

引力波事件GW150914的发现,对广义相对论以及引力波天文学的发展做出了重要的贡献,为我们探索宇宙拓宽了一个全新的途径。引力波的探测对我们理解星系的演化和时空的特征有着非常重要的帮助。当下,低频段(小于0.1 Hz)引力波的探测仍然... 详细信息

引力波事件GW150914的发现,对广义相对论以及引力波天文学的发展做出了重要的贡献,为我们探索宇宙拓宽了一个全新的途径。引力波的探测对我们理解星系的演化和时空的特征有着非常重要的帮助。当下,低频段(小于0.1 Hz)引力波的探测仍然是一个正在研究中的问题。超大质量黑洞并合事件是低频段引力波主要的波源之一,也是空间引力波探测的主要目标之一。本文在基于二体问题受引力波影响的基础上,设想利用激光测距卫星与地球构成的二体系统来探测引力波。卫星在与引力波之间发生类似共振的效应之后,可以提升引力波对卫星轨道的摄动影响。我们模拟了 Lageos-2、BeiDou IS2以及假想的卫星在不同情况下的轨道摄动,并计算了信噪比,构建了灵敏度响应曲线。我们从结果中得到如下结论:我们在下一代的卫星激光测距技术水平下,存在从长时间的共振效应积累的数据中挖掘出特定频段引力波信号的可能性。我们不仅仅有可能从历史的数据中挖掘出潜在的引力波波源,亦有可能在将来一段时间探测到一些引力波事件。卫星激光测距作为特定频段引力波探测器,仍然具有一定的潜力。

关键词：引力波探测卫星激光测距共振效应

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卫星激光测距系统稳定性分析及提高

红外与毫米波学报 2019年第4期38卷 479-484,492页

作者：吴志波邓华荣张海峰汤凯龙明亮王楠秦思张忠萍中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100009

以典型 SLR 系统为研究平台根据测量数据的产生流程详细分析了卫星测量与系统校准时的状态差异并评估了状态差异对测量数据距离偏差的影响引出 SLR 测量数据稳定性提升的途径.研究成果用于上海天文台SLR系统后 2015 年度对地球动力学卫... 详细信息

以典型 SLR 系统为研究平台根据测量数据的产生流程详细分析了卫星测量与系统校准时的状态差异并评估了状态差异对测量数据距离偏差的影响引出 SLR 测量数据稳定性提升的途径.研究成果用于上海天文台SLR系统后 2015 年度对地球动力学卫星(Lageos)观测数据的长期稳定性、短期稳定性和标准点精度分别由改造前的12.7mm、22.7mm和2.0mm提升到4.1mm、9.3mm和1.0mm 国内率先达到国际卫星激光测距组织(ILRS)的数据质量标准(10mm 20mm和5mm)并持续保持提升了我国在SLR领域的国际地位和观测数据权重具有良好的推广应用前景.

关键词：卫星激光测距距离偏差长期稳定性短期稳定性标准点精度

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卫星激光测距中接收光路光机结构设计

仪器仪表学报 2011年第11期32卷 2424-2429页

作者：韩光宇张国玉曹立华陈宁于晓波长春理工大学长春130022 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

在卫星激光测距过程中,需要在跟踪卫星的同时完成激光测距,为了能实现全天候的测距工作,白天卫星激光测距的探索具有重要的意义。对中、高轨卫星测距时,反射回来的激光能量非常少,因此必须采用大口径的望远镜进行接收。在研制某型号卫... 详细信息

在卫星激光测距过程中,需要在跟踪卫星的同时完成激光测距,为了能实现全天候的测距工作,白天卫星激光测距的探索具有重要的意义。对中、高轨卫星测距时,反射回来的激光能量非常少,因此必须采用大口径的望远镜进行接收。在研制某型号卫星激光测距的项目中,为了保证MEO、GEO和IGSO的成功测距,选用口径为1 000 mm的主光系统,在第一像面前采用分光棱镜光谱分光的形式,实现了跟踪卫星和激光测距任务的同时完成,并且扩展了白天光束监测光路,使系统具备了全天候测距功能。实践证明,光学系统成像质量良好,机械结构设计合理、紧凑,成功地实现了对中、高轨卫星的测距。

关键词：光学系统卫星激光测距主镜支撑

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卫星激光测距数据处理方法研究进展

红外与激光工程 2021年第8期50卷 199-207页

作者：安宁关博文张旖伦高健温冠宇董雪马磊范存波中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站吉林长春130117 中国科学院大学北京100049 中国人民解放军31401部队吉林长春130117

数据处理技术的发展与进步是实现毫米级卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)的重要保障。文中简要回顾了SLR技术的发展历程,阐述了数据处理技术在SLR的实际应用,着重介绍了国内外典型的数据处理算法及其发展脉络。同时,针对大地... 详细信息

数据处理技术的发展与进步是实现毫米级卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)的重要保障。文中简要回顾了SLR技术的发展历程,阐述了数据处理技术在SLR的实际应用,着重介绍了国内外典型的数据处理算法及其发展脉络。同时,针对大地测量产品的应用需求,分析了目前SLR数据处理算法的适用性、稳定性及存在的问题。最后,针对激光测距的未来发展态势,提出了新一代SLR数据处理方法面临的挑战及可能的解决方案,并对其发展趋势做出展望。

关键词：卫星激光测距数据处理标准点算法数据质量

卫星激光测距系统皮秒准确度时延标定研究及应用

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红外与激光工程 2023年第10期52卷 98-109页

作者：林海声吴志波郑敏龙明亮耿仁方喻荣宗张忠萍上海大学机电工程与自动化学院上海200444 中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 上海大学材料科学与工程学院上海200444

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)以脉冲激光为媒介获取卫星的精确距离,是空间大地测量技术中准确度最高的手段。在传统卫星激光测距系统中,通过测量已知距离的固定靶目标实现系统总时延的标定,对获取单向发射或接收时延的研... 详细信息

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)以脉冲激光为媒介获取卫星的精确距离,是空间大地测量技术中准确度最高的手段。在传统卫星激光测距系统中,通过测量已知距离的固定靶目标实现系统总时延的标定,对获取单向发射或接收时延的研究较少,这制约了卫星激光测距在激光时间比对、多台站协同测距及行星际激光测距等方面的应用。文中开展皮秒准确度时延标定方法的研究,首先,分析了卫星激光测距系统的时延组成及影响因素;其次,以中国科学院上海天文台卫星激光测距系统为平台,开展电学、光学和光电转换等时延的高精度测量,并将各部分时延组合完成收发时延的标定;最后,分析发射和接收时延标定的准确度,并将时延标定方法应用于地靶距离偏差的校验,验证时延标定方法的可行性。结果表明,发射和接收时延标定的准确度分别优于11 ps和13 ps,地靶距离偏差与国际激光测距组织(ILRS)反馈值相差仅11 ps。

关键词：卫星激光测距时延标定单向时延激光时间比对距离偏差

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卫星激光测距

地震科技情报 1997年第5期 20-22页

作者： Arata,S 王静瑶

日本已在两个固定型的一个流动型的ＳＬＲ站进行了卫星激光测距。在最近的４年里，靶卫星的快速增加了ＳＬＲ数据应用的多样性。人们不断作出努力来提高测距离的精度并改善开发分析软件。

关键词：距离测量卫星激光测距数据分析

高精度卫星激光测距在北斗卫星导航系统应用及发展

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世界科技研究与发展 2023年第3期45卷 317-326页

作者：张海峰龙明亮杨华峰邓华荣程志恩吴志波孟文东秦思李朴黄勇张忠萍中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室南京210008 北京卫星导航中心北京100094 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062

卫星激光测距(SLR)是卫星轨道测量中精度最高的一种技术,广泛应用于卫星精密定轨、卫星轨道精度检核、激光时间比对等,是导航系统卫星轨道精确测定的重要组成部分。本文结合中国科学院上海天文台SLR系统及北斗卫星国际激光联测,取得全... 详细信息

卫星激光测距(SLR)是卫星轨道测量中精度最高的一种技术,广泛应用于卫星精密定轨、卫星轨道精度检核、激光时间比对等,是导航系统卫星轨道精确测定的重要组成部分。本文结合中国科学院上海天文台SLR系统及北斗卫星国际激光联测,取得全球激光台站观测数据,为实施全球导航卫星系统联合研究提供了条件;发展了100 kHz高重复频率SLR技术并应用于北斗卫星激光观测,标准点数据精度达百微米水平,有效提升了导航卫星激光观测数据质量;同时描述卫星激光测距技术在北斗导航系统其他应用情况,包括卫星独立定轨、广播星历精度检核、星地激光时间比对等。

关键词：卫星激光测距导航卫星激光反射器激光数据应用