空间碎片激光测距应用研究

李语强; 李荣旺; 李祝莲; 翟东升; 伏红林; 熊耀恒

空间碎片激光测距应用研究

1.
中国科学院云南天文台,云南昆明 650216;
2.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

国家自然科学基金(10803019,11403102);中国科学院重大科研装备研制项目(ZDYZ2013-2)

详细信息

作者简介:
李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

中图分类号: P228.5

Application research on space debris laser ranging

1.
Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650216,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 空间碎片的存在使空间环境日益恶化,已影响到空间活动的安全。国际上很多国家开展了空间碎片探测技术的研究,空间碎片激光测距技术成为一种新的探测手段。首先,概述了国内外空间碎片激光测距技术的发展趋势和现状。其次,在成功获得空间碎片激光测距回波的基础上,研究了激光测距数据联合测角数据单站定轨的方法,仿真计算结果表明,该方法的定轨精度优于单纯光学测角数据定轨的精度。最后,提出一种利用空间碎片激光测距误差来初步测定空间碎片尺度的方法,并分别通过地面靶激光测距实验和空间碎片激光测距实验验证了该方法的可行性,为空间碎片尺度测定提供了一种参考依据。
- 空间碎片 /
- 卫星激光测距 /
- 轨道确定
Abstract: Because of the existence of space debris, the space environment is getting worse, and the space activities safety is affected by space debris. Many countries have developed detection technique for space debris, and the space debris laser ranging is a new technology. Firstly, the development and the status of space debris in the domestic and overseas were summarized in this paper. Secondly, space debris laser ranging echo was received successfully at Yunnan Observatories and the method of orbit determination with laser ranging date and angle date at single station was researched. The results of simulation calculation show that the precision of orbit determination by this method is better than that of by optical angle measurement. Finally, a method of space debris scale preliminary determination using the space debris laser ranging error was provided, and the feasibility of this method was verified by the experiments of ground target laser ranging and space debris laser ranging respectively, and this method is useful for further development of space debris scale determination.
- space debris /
- satellite laser ranging /
- orbit determination

[1]	Du Heng, Liu Jing. Manned spaceflight and space debris[J]. Aerospace China, 2002, (2): 18－23. (in Chinese) 都亨, 刘静. 载人航天和空间碎片[J]. 中国航天, 2002, (2): 18－23.
[2]	Liu Jing, Wang Ronglan, Zhang Hongbo, et al. Space debris collision prediction research[J]. Chinses Journal of Space Science, 2004, 24(6): 462－469. (in Chinese) 刘静, 王荣兰, 张宏博, 等. 空间碎片碰撞预警研究[J]. 空间科学学报, 2004, 24(6): 462－469.
[3]	Qi Xianfeng. The observation summarize of space debris[J]. Aerospace China, 2005, (7): 24－26. (in Chinese) 祁先锋. 空间碎片观测综述[J]. 中国航天, 2005, (7): 24－26.
[4]	Li Yuqiang, Li Zhulian, Fu Honglin, et al. The experimentation of diffuse reflection laser ranging of space debris[J]. Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(9): 0908001-1-0908001-5. (in Chinese) 李语强, 李祝莲, 伏红林, 等. 空间碎片漫反射激光测距试验[J]. 中国激光, 2011, 38(9): 0908001-1-0908001-5.
[5]	Robert G Gottlieb, Steven J Sponaugle, David E Gaylor. Orbit determination accuracy requirements for collision avoidance[C]//Proceeding of the 11th annual AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, 2001, 2: 1105-1121.
[6]	Ji Rongyi, Zhao Changing, Ren Xuecheng. High precision and high frequency pulse laser ranging system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(8): 1461-1464. (in Chinese) 纪荣祎, 赵长明, 任学成. 高精度高重频脉冲激光测距系统[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(8): 1461-1464.
[7]	Wu Zhibo, Zhang Zhongping, Yang Fumin, et al. Statistical analysis of successful detection probability of the returns in satellite laser ranging[J]. Science of Surveying and Mapping, 2006, 31(3): 28－29. (in Chinese) 吴志波, 张忠萍, 杨福民, 等. 卫星激光测距回波探测成功概率统计分析[J]. 测绘科学, 2006, 31(3): 28－29.
[8]	Ye Shuhua, Huang Cheng. Astrogeodynamics[M]. Jinan: Shandong Science and Technology Publishing House, 2000: 91-118. (in Chinese) 叶叔华, 黄珹. 天文地球动力学[M]. 济南:山东科学技术出版社, 2000: 91-118.
[9]	Ben Greene. Laser Tracking of Space Debris[R]. Proc. of 13th International Workshop on Laser Ranging Instrumentation, 2002.
[10]	Zhang Zhongping, Zhang Haifeng, Wu Zhibo, et al. Experiment of laser ranging to space debris based on high power solid-state laser system at 200Hz repetition rate[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(7): s108005-1-s108005-7. (in Chinese) 张忠萍, 张海峰, 吴志波, 等. 基于200 Hz重复频率高功率全固态激光器空间碎片激光测距试验[J]. 中国激光, 2014, 41(7): s108005-1-s108005-7.
[11]	Georg Kirchner, Franz Koidl, Fabin Friederich, et al. Laser measurements to space debris from Graz SLR station[J]. Advance in Space Research, 2013, 51(1): 21-24.
[12]	Yang Fumin, Zhang Zhongping, Chen Juping, et al. Preliminary results of laser ranging to un-cooperative targets at shanghai SLR station[R]. Proc of 16th International Workshop on Laser Ranging Instrumentation, 2008: 695-699.
[13]	Li Rongwang. A Study on precision orbit determination based on SLR [D]. Kuming: Yunnan Observatories, CAS, 2010. (in Chinese) 李荣旺. 基于激光测距的人造卫星精密定轨研究[D]. 昆明: 中国科学院云南天文台, 2010.
[14]	Sang J, Smith C. An analysis of observations from EOS space debris tracking system[C]//Australian Space Science Conference, 2011.

[1]	程少宇, 龙明亮, 张海峰, 吴志波, 秦思, 张忠萍. 百kHz重复频率卫星激光测距 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220121-1-20220121-9. doi: 10.3788/IRLA20220121
[2]	安宁, 关博文, 张旖伦, 高健, 温冠宇, 董雪, 马磊, 范存波. 卫星激光测距数据处理方法研究进展 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20200408-1-20200408-9. doi: 10.3788/IRLA20200408
[3]	魏靖松, 程勇, 朱孟真, 陈霞, 刘旭, 谭朝勇, 米朝伟. 自由振荡激光天基清扫空间碎片机理研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20200198-1-20200198-6. doi: 10.3788/IRLA20200198
[4]	李响, 白东伟, 孟立新, 高亮, 安岩. 空间碎片探测与测距复合系统光学望远镜 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20200464-1-20200464-10. doi: 10.3788/IRLA20200464
[5]	邓华荣, 龙明亮, 张海峰, 吴志波, 汤凯, 张忠萍. 1 064 nm波长白天卫星激光测距试验 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200021-1-20200021-6. doi: 10.3788/IRLA20200021
[6]	温冠宇, 王爽, 安宁, 董雪, 韩兴伟. 光行差对高轨卫星激光测距的影响分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906001-0906001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0906001
[7]	林正国, 金星, 常浩. 脉冲激光大光斑辐照空间碎片冲量耦合特性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1243001-1243001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1243001
[8]	吴志波, 邓华荣, 张海峰, 汤凯, 张忠萍. 高重复率卫星激光测距中后向散射干扰及规避 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206002-0206002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0206002
[9]	侯重远, 李恒年, 杨元, 路毅. 地面强激光操控空间碎片避碰的控制策略 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329003-0329003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0329003
[10]	温泉, 杨丽薇, 赵尚弘, 方英武, 王轶, 丁西峰, 林涛. 天基激光清除小尺度空间碎片变轨模型研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329004-0329004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0329004
[11]	张忠萍, 程志恩, 张海峰, 邓华荣, 江海. 地基激光测距系统观测空间碎片及其探测能力研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329001-0329001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0329001
[12]	康博琨, 金星, 常浩. 空间碎片天基激光辐照下的轨道特性仿真分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 329005-0329005(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0329005
[13]	吴志波, 邓华荣, 张海峰, 汤凯, 张忠萍. 卫星激光测距中光束亮度的偏振影响及应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 306005-0306005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0306005
[14]	姜会林, 付强, 张雅琳, 江伦. 空间碎片激光探测成像通信一体化技术探讨 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 401001-0401001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0401001
[15]	朱殷, 陈浩, 徐融, 赵飞. 优化的一维激光清理空间碎片流体力学模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 177-182. doi: 10.3788/IRLA201645.S129002
[16]	康博琨, 金星, 常浩. 天基激光探测厘米级空间碎片建模仿真研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 41-47. doi: 10.3788/IRLA201645.S229003
[17]	洪延姬, 金星, 常浩. 天基平台激光清除厘米级空间碎片关键问题探讨 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 229001-0229001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0229001
[18]	张忠萍, 张海峰, 邓华荣, 程志恩, 李朴, 曹建军, 慎露润. 双望远镜的空间碎片激光测距试验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 102002-0102002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0102002
[19]	翟光, 赵琪, 张景瑞. 空间碎片在轨识别与精确定位方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 169-176. doi: 10.3788/IRLA201645.S129001
[20]	李彬, 桑吉章, 宁津生. 空间碎片半解析法轨道预报精度性能分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3310-3316.

点击查看大图

计量

文章访问数: 379
HTML全文浏览量: 65
PDF下载量: 222
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

空间碎片激光测距应用研究

作者简介:
李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

Application research on space debris laser ranging

计量

空间碎片激光测距应用研究

1. 中国科学院云南天文台,云南昆明 650216;

2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介:
李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

English Abstract

Application research on space debris laser ranging

1. Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650216,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

全文HTML

目录

留言板

空间碎片激光测距应用研究

作者简介: 李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

Application research on space debris laser ranging

计量

出版历程

空间碎片激光测距应用研究

1. 中国科学院云南天文台,云南 昆明 650216; 2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介: 李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

English Abstract

Application research on space debris laser ranging

1. Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650216,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

全文HTML

目录

作者简介:
李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

1. 中国科学院云南天文台,云南昆明 650216;

2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介:
李语强(1978-),男,副研究员,硕士生导师,博士,主要从事空间目标光电探测与精密定轨等方面的研究。 Email:lyq@ynao.ac.cn

1. Yunnan Observatories,Chinese Academy of Sciences,Kunming 650216,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China