人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光測距領(lǐng)域，尤其涉及一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人造衛(wèi)星激光測距(SLR)技術(shù)是以測量激光脈沖由觀測站出發(fā)，經(jīng)由合作目標(biāo)(通常是裝有后向反射器的衛(wèi)星)反射，最后返回到觀測站的飛行時間為基礎(chǔ)的，單次測量精度可達厘米級乃至亞厘米級的衛(wèi)星測距手段。
[0003]在現(xiàn)有的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)中，激光器產(chǎn)生的激光脈沖經(jīng)曲折光路和Cude光路引入發(fā)射望遠鏡，發(fā)射望遠鏡將激光束準(zhǔn)直后射向帶有后向角反射器的人造衛(wèi)星，同時在發(fā)射光路中取出很小一部分，通過主波取樣電路形成電脈沖，分成兩路，一路稱為主波脈沖，經(jīng)脈沖分配器整形后，作為開門信號或開始信號，用來啟動時間間隔計數(shù)器(如HP5370B、SR620)，另一路進入計時電路為記錄激光發(fā)射時刻服務(wù)，射向人造衛(wèi)星的激光脈沖，經(jīng)人造衛(wèi)星的反射器反射后返回地面，由接收望遠鏡系統(tǒng)接收，在接收望遠鏡系統(tǒng)的焦點上經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器件單光子雪崩二極管(C-SPAD)轉(zhuǎn)換為電脈沖，再經(jīng)脈沖分配器整形后形成回波脈沖，作為關(guān)門信號或停止信號，用來停止時間間隔計數(shù)器的計數(shù)，這樣時間間隔計數(shù)器便記錄下了主波脈沖和回波脈沖之間的時間間隔，即激光在觀測站和人造衛(wèi)星之間的往返飛行時間t，乘以光速c即可計算出測距值。
[0004]然而，上述采用時間間隔計數(shù)器來測量單次激光脈沖的飛行時間的傳統(tǒng)SLR技術(shù)，對于不同軌道高度的衛(wèi)星，激光脈沖的一次飛行時間從數(shù)毫秒到數(shù)百毫秒不等，因此時間間隔計時技術(shù)限制了 SLR系統(tǒng)的工作頻率，對于高軌衛(wèi)星，激光重復(fù)頻率只能在1Hz以下，由于激光重復(fù)頻率低則造成了系統(tǒng)信噪比低，使得系統(tǒng)在測量中高軌衛(wèi)星以及地影中的低軌衛(wèi)星時能力低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，能夠提高系統(tǒng)的信噪比。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，包括測距控制計算機、激光器、發(fā)射望遠鏡、接收望遠鏡、數(shù)據(jù)采集計算機、事件計時器、距離門電路板、人造衛(wèi)星跟瞄裝置以及單光子雪崩二極管；
[0009]所述測距控制計算機實時的計算人造衛(wèi)星在測站坐標(biāo)系下的預(yù)報位置以及根據(jù)所述預(yù)報位置得到引導(dǎo)信息，并周期性地計算激光點火時刻和距離門預(yù)報時刻；
[0010]所述人造衛(wèi)星跟瞄裝置與所述測距控制計算機、發(fā)射望遠鏡、接收望遠鏡相連，所述人造衛(wèi)星跟瞄裝置根據(jù)所述引導(dǎo)信息控制所述發(fā)射望遠鏡和接收望遠鏡跟隨所述人造衛(wèi)星轉(zhuǎn)動；
[0011]所述距離門電路板與所述測距控制計算機、激光器、單光子雪崩二極管相連，所述距離門電路板根據(jù)所述激光點火時刻控制所述激光器的點火，以及根據(jù)所述距離門預(yù)報時刻控制所述單光子雪崩二極管的使能；
[0012]所述激光器與所述發(fā)射望遠鏡相連，在所述激光器產(chǎn)生的激光脈沖通過所述發(fā)射望遠鏡射向所述人造衛(wèi)星的同時，從所述激光脈沖的發(fā)射光路中取部分激光并形成主波脈沖；
[0013]所述單光子雪崩二極管與所述接收望遠鏡相連，所述單光子雪崩二極管將所述接收望遠鏡接收到的所述人造衛(wèi)星的反射激光轉(zhuǎn)換為電脈沖，所述電脈沖整形后形成回波脈沖；
[0014]所述事件計時器記錄所述主波脈沖的時刻作為主波時刻，記錄所述回波脈沖的時刻作為回波時刻；
[0015]所述數(shù)據(jù)采集計算機與所述事件計時器相連，所述數(shù)據(jù)采集計算機根據(jù)所述事件計時器記錄的主波時刻和回波時刻進行測距。
[0016]進一步地，所述距離門電路板包括鎖存器、第一緩存器、本地時鐘、比較器和第二緩存器；
[0017]所述鎖存器與所述第一緩沖器、所述本地時鐘相連；
[0018]所述比較器與所述本地時鐘、第二緩沖器相連；
[0019]所述第一緩沖器、所述第二緩沖器與所述測距控制計算機相連。
[0020]進一步地，所述第一緩沖器、所述第二緩沖器通過并口與所述測距控制計算機相連。
[0021]進一步地，還包括時間與頻率基準(zhǔn)提供裝置，用于為所述人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)和頻率基準(zhǔn)，所述時間與頻率基準(zhǔn)提供裝置包括GPS授時接收機、脈沖分配器和頻率分配器，所述脈沖分配器與所述GPS授時接收機相連，所述頻率分配器與所述GPS授時接收機相連。
[0022]進一步地，所述激光器發(fā)射激光的重復(fù)頻率為2KHz。
[0023](三)有益效果
[0024]本發(fā)明提供的人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，通過事件計時器記錄主波時刻和回波時亥IJ，高分辨率高精度距離門的應(yīng)用能夠大大提高系統(tǒng)的信噪比，進而提高了有效回波數(shù)據(jù)量，同時顯著地提高了系統(tǒng)的測距精度和測距能力。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施方式提供的一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施方式提供的另一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實施方式提供的一種人造衛(wèi)星跟瞄裝置的示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實施方式提供的一種距離門電路板的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0030]圖1是本發(fā)明實施方式提供的一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的示意圖，包括測距控制計算機1、激光器2、發(fā)射望遠鏡3、接收望遠鏡4、數(shù)據(jù)采集計算機5、事件計時器6、距離門電路板7、人造衛(wèi)星跟瞄裝置8以及單光子雪崩二極管9 ;
[0031]所述測距控制計算機實時的計算人造衛(wèi)星在測站坐標(biāo)系下的預(yù)報位置以及根據(jù)所述預(yù)報位置得到引導(dǎo)信息，并周期性地計算激光點火時刻和距離門預(yù)報時刻；
[0032]所述人造衛(wèi)星跟瞄裝置與所述測距控制計算機、發(fā)射望遠鏡、接收望遠鏡相連，所述人造衛(wèi)星跟瞄裝置根據(jù)所述引導(dǎo)信息控制所述發(fā)射望遠鏡和接收望遠鏡跟隨所述人造衛(wèi)星轉(zhuǎn)動；
[0033]所述距離門電路板與所述測距控制計算機、激光器、單光子雪崩二極管相連，所述距離門電路板根據(jù)所述激光點火時刻控制所述激光器的點火，以及根據(jù)所述距離門預(yù)報時刻控制所述單光子雪崩二極管的使能；
[0034]所述激光器與所述發(fā)射望遠鏡相連，在所述激光器產(chǎn)生的激光脈沖通過所述發(fā)射望遠鏡射向所述人造衛(wèi)星的同時，從所述激光脈沖的發(fā)射光路中取部分激光并形成主波脈沖；
[0035]所述單光子雪崩二極管與所述接收望遠鏡相連，所述單光子雪崩二極管將所述接收望遠鏡接收到的所述人造衛(wèi)星的反射激光轉(zhuǎn)換為電脈沖，所述電脈沖整形后形成回波脈沖；
[0036]所述事件計時器記錄所述主波脈沖的時刻作為主波時刻，記錄所述回波脈沖的時刻作為回波時刻；
[0037]所述數(shù)據(jù)采集計算機與所述事件計時器相連，所述數(shù)據(jù)采集計算機根據(jù)所述事件計時器記錄的主波時刻和回波時刻進行測距。
[0038]其中，所述激光器發(fā)射激光的重復(fù)頻率為2KHz。
[0039]本發(fā)明實施方式提供的人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，通過事件計時器記錄主波時刻和回波時刻，能夠大大提高系統(tǒng)的信噪比，進而提高了有效回波數(shù)據(jù)量，同時顯著地提高了系統(tǒng)的測距精度和測距能力。
[0040]圖2是本發(fā)明實施方式提供的另一種人造衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的示意圖，該人