光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

温冠宇; 王爽; 安宁; 董雪; 韩兴伟

doi:10.3788/IRLA201847.0906001

光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201847.0906001

1.
中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林长春 130117;
2.
长春中国光学科学技术馆,吉林长春 130117

基金项目:

国家自然科学基金（11603050）

详细信息

作者简介:
温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

中图分类号: P111.23

Analysis of aberration effect on high orbit satellite laser ranging

1.
Changchun Observatory,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130117,China;
2.
Changchun China Optical Science and Technology Museum,Changchun 130117,China

摘要: 随着卫星激光测距技术的发展，高轨卫星激光测距的数据量明显提高。由于高轨卫星距离远回波弱，这就要求望远镜系统能精确地对准卫星目标才能接收到有效回波。首先分析了影响望远镜对准的光行差因素，即卫星运行的速度光行差和发射激光运行引入的光行差。文中以Glonass系列高轨卫星为例，重点研究了发射激光束运行引入的光行差偏移量，并且计算出测站测量Glonass系列卫星的光行差角偏移量为26rad。在实际高轨卫星激光测距中对Glonass系列卫星进行了数十次的测距实验验证，证明了文中对光行差影响的分析是正确的。通过文中的研究可以提高高轨卫星激光测距的捕获机率，大大提高高轨卫星观测效率。
- 卫星激光测距 /
- 速度光行差 /
- 激光运行光行差 /
- 光行差补偿
Abstract: Due to the development of the satellite laser ranging technology, high orbit satellite laser ranging data volume increases significantly, but high orbit satellite has weak echo signal due to the distance, which requires the telescope system to align satellite accurately in order to receive the valuable echo signal. In this paper, the main factors that affecting the telescope to aim were analyzed, namely satellite velocity aberration and flight-time aberration of laser pulse. Based on Glonass series high orbit satellite as an example, the aberration offset was mainly studied, introduced laser operation, and the station measurement of Glonass satellite series aberration angle offset of 26 rad was calculated, and in the actual series of Glonass satellite in high orbit satellite laser ranging dozens of times ranging experiment verification. In this paper, it proved that optical line difference influences analysis is correct. Through the research we can improve the capture probability of high orbit satellite laser ranging and greatly enhance the efficiency of observation.
- satellite laser ranging /
- velocity aberration /
- flight of laser pulse aberration /
- aberration compensation

[1]	Kirchner G, Koidl F, Friederich F, et al. Laser measurements to space debris from Graz SLR station[J]. Advances in Space Research, 2013, 51(1):21-24.
[2]	Li Xu, Peng Huan, Wang Chunhui. Apd optimal gain control investigation for spaceborne laser range finder[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5):0520001. (in Chinese)
[3]	Zheng Xiangming, Li Zhulian, Fu Honglin, et al. 1.2 m telescope satellite co-optical path kHz laser ranging system[J]. Acta Optica Sinica, 2011, 31(5):0512002. (in Chinese)郑向明, 李祝莲, 伏红林, 等. 云台1.2 m望远镜共光路千赫兹卫星卫星激光测距系统[J]. 光学学报, 2011, 31(5):0512002.
[4]	Tang Rufeng, Li Yuqiang, Li Xi, et al. Spin rate determination of AJISAI based on high frequency satellite laser ranging[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(6):0608010. (in Chinese)汤儒峰,李语强,李熙, 等. 基于高重频卫星激光测距测算AJISAI卫星自转速率[J]. 中国激光,2015, 42(6):0608010.
[5]	Kucharski D, Kirchner G, Lim H C, et al. New results on spin determination of nanosatellite BLITS from high repetition rate SLR data[J]. Advances in Space Research, 2013, 51(5):912-916.
[6]	Kucharski D, Kirchner G, Otsubo T, et al. 22 Years of AJISAI spin period determination from standard SLR and kHz SLR data[J]. Advances in Space Research, 2009, 44(5):621-626.
[7]	Li Xin, Wang Peiyuan, Zou Tong, et al. Experiment on kHz laser ranging at Wuhan satellite laser ranging station[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2011, 23(2):367-370. (in Chinese)李欣, 王培源, 邹彤, 等. kHz激光器在武汉卫星观测站的测距实验[J]. 强激光与粒子束,2011, 23(2):367-370.
[8]	Ye Shuhua, Huang Cheng. Astrogeodynamics[M]. Jinan:Shandong Science and Technology Publishing House, 2000:97-98. (in Chinese)叶淑华, 黄珹. 天文地球动力学[M]. 济南:山东科学技术出版社, 2000:97-98.
[9]	Luo Qingshan, Guo Tangyong, Yao Yunsheng, et al. Analysis of laser retro-reflector on GRACE gravity satellite[J]. Laser Optoelectronics Progress, 2016, 53:112301. (in Chinese)罗青山, 郭唐勇, 姚运生, 等. GRACE重力卫星激光反射器分析[J]. 激光与光电子学进展, 2016, 53:112301.
[10]	Toshimichi Otsubo, Hiroo Kunimori, Hiroromo Noda, et al. Simulation of optical response of retroreflectors for future lunar laser ranging[J]. Advances in Space Research, 2010, 45(6):733-740.
[11]	Wu Lianda. Orbit and Detection of Artificial Satellites and Space Debris[M]. Beijing:China Science and Technology Press, 2011. (in Chinese)吴连大. 人造卫星与空间碎片的轨道和探测[M]. 北京:中国科学技术出版社, 2011.

[1]	赵英伟, 李湘源, 郑佳兴, 谭文锋. 考虑洋流速度的激光惯导/里程仪标定方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230142-1-20230142-9. doi: 10.3788/IRLA20230142
[2]	林海声, 吴志波, 郑敏, 龙明亮, 耿仁方, 喻荣宗, 张忠萍. 卫星激光测距系统皮秒准确度时延标定研究及应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230070-1-20230070-12. doi: 10.3788/IRLA20230070
[3]	薛亚飞, 罗子艺, 韩善果, 蔡得涛, 徐望辉, 房卫萍, 刘皓挺. 激光扫描速度对碳钢板表面锈蚀层去除质量的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210389-1-20210389-5. doi: 10.3788/IRLA20210389
[4]	朱建春, 李欣, 朱威. 流动卫星激光测距系统的距离选通实现方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220200-1-20220200-11. doi: 10.3788/IRLA20220200
[5]	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
[6]	耿仁方, 吴志波, 汤凯, 李岩, 孟文东, 张忠萍. 高重复率激光时间比对激光发射时序精确控制 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20200473-1-20200473-9. doi: 10.3788/IRLA20200473
[7]	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
[8]	李春晓, 李祝莲, 汤儒峰, 李荣旺, 李语强. 一发两收卫星激光测距系统中目标距离测量试验 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200145-20200145. doi: 10.3788/IRLA20200145
[9]	李祝莲, 翟东升, 张海涛, 皮晓宇, 伏红林, 李荣旺, 李鹏飞, 张蜡宝, 李语强. 基于超导探测器的白天卫星激光测距试验与研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190536-1-20190536-6. doi: 10.3788/IRLA20190536
[10]	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
[11]	黄民双, 刘晓晨, 马鹏. 脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 317004-0317004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0317004
[12]	吕华昌, 陈念江, 钟声远, 李楠楠, 李长桢, 郭丽娜, 吴健, 耿园园. 试验卫星激光反射器的设计和试验 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 806005-0806005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0806005
[13]	熊兴隆, 韩永安, 蒋立辉, 陈柏纬, 陈星. 基于速度结构函数的多普勒激光雷达低空湍流预警算法 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030005-1030005(7). doi: 10.3788/IRLA201768.1030005
[14]	罗青山, 郭唐永, 邹彤, 朱威, 姚运生. HY-2卫星激光反射器理论分析及激光测距实验 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106003-1106003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1106003
[15]	邓华荣, 吴志波, 李朴, 汤凯, 张海峰. 偏振调能技术对SLR数据偏差的改善研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 917005-0917005(4). doi: 10.3788/IRLA201746.0917005
[16]	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
[17]	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
[18]	刘常杰, 刘洪伟, 郭寅, 刘邈, 张宾, 叶声华. 基于扫描激光雷达的列车速度测量系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 285-290.
[19]	范锦彪, 李玺, 徐鹏, 祖静. 高g 值加速度校准激励脉冲的横向激光干涉测量方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 497-502.
[20]	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 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3324-3329.

点击查看大图

计量

文章访问数: 365
HTML全文浏览量: 63
PDF下载量: 64
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

光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201847.0906001

作者简介:
温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

Analysis of aberration effect on high orbit satellite laser ranging

计量

光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201847.0906001

1. 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林长春 130117;

2. 长春中国光学科学技术馆,吉林长春 130117

作者简介:
温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

English Abstract

Analysis of aberration effect on high orbit satellite laser ranging

1. Changchun Observatory,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130117,China;

2. Changchun China Optical Science and Technology Museum,Changchun 130117,China

全文HTML

目录

留言板

光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201847.0906001

作者简介: 温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

Analysis of aberration effect on high orbit satellite laser ranging

计量

出版历程

光行差对高轨卫星激光测距的影响分析

doi: 10.3788/IRLA201847.0906001

1. 中国科学院国家天文台 长春人造卫星观测站,吉林 长春 130117; 2. 长春中国光学科学技术馆,吉林 长春 130117

作者简介: 温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

English Abstract

Analysis of aberration effect on high orbit satellite laser ranging

1. Changchun Observatory,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130117,China; 2. Changchun China Optical Science and Technology Museum,Changchun 130117,China

全文HTML

目录

作者简介:
温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

1. 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林长春 130117;

2. 长春中国光学科学技术馆,吉林长春 130117

作者简介:
温冠宇(1985-),男,副研究员,博士,主要从事光学设计、激光通信和激光载波一体化等方面的研究。Email:wengy@cho.ac.cn

1. Changchun Observatory,National Astronomical Observatories,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130117,China;

2. Changchun China Optical Science and Technology Museum,Changchun 130117,China