远距离非合作目标激光测高仪性能验证研究

来源 :中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sbt200905
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激光测距技术是人类最早的激光应用技术之一。由于测程远、大气衰减、被测目标物等不确定性因素,建立一种稳定可靠的激光高度计性能指标验证装置和方法,是一项重要的、必须解决的技术难点。 最大测程是激光高度计的一个重要性能指标。中科院知识创新重大方向—月球资源探测卫星激光高度计,要求实现200km的对月测距能力,本文以地面验证激光高度计最大测程指标为目标,提出并建立一种激光高度计性能验证方法—非合作目标可调衰减法和装置。 激光测距方程是激光测距技术的理论基础,通过研究适用于不同目标特性的激光测距方程,并结合目标物月球表面特性,推导出激光对月测距方程。在传统的消光系数法基础上,根据对月测距方程各系数的影响权重分析,提出了非合作目标可调衰减法,即:通过对漫反射模拟目标,衰减出射激光功率,在一定的漏警概率条件下测量激光高度计的最小可探测功率。将最小可探测功率、模拟目标距离、目标物反射率、光学效率等参数代入最大测程推算方程,得出激光高度计最大测程指标。 根据月球探测激光高度计实现200km所需的最小可探测功率,各影响因子与最大测程关系的分析,确定非合作目标可调衰减法装置的技术指标。结合激光高度计原理样机,设计并建立了非合作目标可调衰减法模块,该模块包括角度测量装置、分束片、能量计、衰减器以及模拟目标物。 不同目标特性、不同大气条件下的地面性能验证实验数据和精度理论分析结果均表明,非合作目标可调衰减法可以实现对激光高度计最大测程的定量化验证。在大气条件较好的条件下,可以实现优于±10%的精度。使用本方法及装置,得到月球探测激光高度计原理样机测距能力为100km。根据影响测距能力的因素,分析了激光高度计未达到200km测距能力的原因。
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