1 中国科学院上海天文台，上海 200030
2 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
3 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
月球激光测距（LLR）是地月间距测量精度最高的技术。其中，月球激光反射器（LRRR）是实现高精度月球激光测距的关键设备。中国计划在月面放置有人部署的新一代月球激光反射器，为使反射器有效工作，需调节反射器的俯仰角、方位角，使其指向对准平均地球。本文设计了一套算法，用于计算月球激光反射器指向对准所需调节的角度，同时分析了部署时间偏差、位置偏差对指向对准的影响。月球激光反射器指向对准偏差估计值约为，最大不超过，可以满足反射器对准精度优于的需求。设计的算法和开展的分析，可以为未来中国月球激光反射器部署任务提供参考。
测量 月球激光测距 激光反射器 对准精度 平均地球 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706018
MS1和MS2试验星是我国首批设计寿命10年的中高轨导航卫星, 为提高在轨精度和实现卫星精密定位, 作为舱外有效载荷, 两颗卫星均标配搭载了激光反射器。卫星激光反射器光学设计应考虑远场衍射等物理光学影响, 不能仅考虑几何光学理论设计。以试验星反射器为例, 基于角反射器光学远场衍射能量分布理论为基础, 采用最大雷达截面法进行反射器尺寸优化, 利用角度补偿法进行速差补偿角设计, 对反射器表面加工精度、反射表面特性、切割方式等光学参数进行优化分析计算, 并通过合理的机械结构和材料设计, 解决了高量级力学环境、330 ℃高低温度交变、10年空间辐照寿命等环境适应性问题。试验星光学测试结果表明: 参数设计合理, 可实现远场环带能量在预定观测区域的最大化, 在轨观测数据表明反射器工作正常, 测距精度、测距范围等指标满足预期设计, 理论设计和实践相符, 这对今后同类激光反射器的设计具有借鉴和指导意义。
激光反射器 卫星激光测距 光机设计 环境适应性 laser reflector satellite laser ranging opto-mechanical design environmental adaptability 红外与激光工程
2018, 47(8): 0806005
1 中国地震局地震研究所 中国地震局地震大地测量重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081
激光反射器作为一种被动无源光学合作目标, 是人造卫星激光测距系统中的重要组成部分。对于运行在低轨卫星中的激光反射器, 既要在较大的激光入射角范围提供服务, 又要将角反射器阵列结构所引入的综合测距误差控制在一定范围内, 以保证高精度的激光测距, 因此绝大多数采用半球形阵列结构。文中以我国海洋二号卫星激光反射器为例, 对半球形激光反射器的远场衍射分布、相对有效反射面积分布、距离更正误差分布和激光测距综合精度等核心技术参数进行理论分析。并以国内流动式卫星激光测距系统TROS1000对海洋二号卫星激光反射器进行追踪和激光测距实验, 测量结果表明, 激光测距内符合精度为1.1 cm, 理论分析与实测结果相符。标志着海洋二号卫星激光反射器性能优良, 这对以后激光卫星反射器的设计具有指导意义。
激光反射器 人卫激光测距 速差补偿 相对有效反射面积 laser retro-reflector satellite laser ranging(SLR) velocity aberration relative effective reflective area 红外与激光工程
2017, 46(11): 1106003
1 中国科学院上海天文台, 上海 200030
2 中国科学院大学, 北京 100049
卫星轨道精确测定是卫星导航系统提供导航服务的基础。北斗卫星导航系统是我国自主研发的新一代卫星导航系统, 卫星上均装载了激光反射器, 以厘米或毫米级精度卫星激光测距作为北斗卫星精密测轨与微波测量系统的独立外部标校手段。为增强北斗卫星的激光观测能力, 上海激光测距站在白天光束监视、望远镜精跟踪、噪声滤波等方面进行了性能改进, 在国际激光联测台站中首先实现同步轨道卫星白天激光观测; 基于国际激光联测机制, 组织国际激光测距站开展北斗卫星全球激光观测实验, 获取了28个台站对北斗卫星的激光观测数据, 弥补了国内台站地域局限性, 为国内卫星获取国外台站观测数据提供了途径。利用全球台站激光观测数据开展了北斗卫星激光独立定轨、广播星历精度检核等研究, 并将结果应用于北斗卫星导航系统性能评估。
测量 卫星激光测距 激光数据应用 全球激光联测 北斗卫星 激光反射器
1 中国地震局 地震研究所, 地震大地测量重点实验室, 武汉 430071
2 中国地震局 地震研究所, 地震预警湖北重点实验室, 武汉 430071
3 中国地震局 地球物理研究所, 北京 100081)
大气密度探测实验卫星PN1B于2015年9月在太原卫星发射中心成功发射，为了实现对该卫星星载GPS定轨数据提供检核标准及高精度测轨应用要求，依据卫星无法提供阵列结构激光反射器所需要的安装面积的限制，首次采用通光口径为10 mm的微小激光反射器按照不同的指向分布在卫星的棱边。利用TROS1000流动人卫激光测距系统对该卫星进行追踪和激光测距试验，测量结果表明激光回波数据充足，每秒平均激光回波光子数达173个，标志着此类微小激光反射器的应用将会在卫星轨道精密定轨方面发挥重要作用。
皮纳卫星 激光反射器 人卫激光测距 速差补偿 Pico&nano-satellite laser retro-reflector satellite laser ranging velocity aberration 强激光与粒子束
2017, 29(2): 021002
1 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081
2 中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室, 湖北 武汉 430071
3 中国地震局地震研究所地震预警湖北重点实验室, 湖北 武汉 430071
以GRACE重力卫星激光反射器为例，理论分析了卫星激光反射器的激光入射角、速差补偿和相对有效反射面积，并对激光反射器进行了可测性分析和测距误差分析。通过TROS1000流动卫星激光测距(SLR)系统对GRACE卫星激光反射器进行测距实验，测距精度为0.9 cm，实验结果与理论分析结果基本一致。
光学器件 卫星激光反射器 卫星激光测距 速差补偿 相对有效反射面积 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 112301
1 中国科学院上海天文台，上海 200030
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
卫星激光反射器阵列结构决定有效反射面积分布，进而影响激光回波强度。在某些小型卫星应用中，地面台站只需对卫星局部天区过境观测，但激光反射器需数十平方厘米的有效反射面积，且对质量和尺寸有限制，需合理设计激光反射器阵列排布指向以满足大的有效反射面积应用需求。推导了不同指向角反射器有效反射面积计算模型，并以某一局部天区观测的低轨卫星激光反射器为例，给出了有效反射面积的仿真结果，并进行了实验室测试。结果表明，局部天区观测卫星激光反射器的有效反射面积设计与测试结果相符，为区域观测卫星激光反射器应用奠定了基础。
光学设计 有效反射面积 激光反射器 optical design effective reflection area laser retro-reflector 红外与激光工程
2016, 45(2): 0229005
1 中国科学院上海天文台,上海,200030
2 中国科学院研究生院,北京,100039
3 西安测绘研究所,陕西,西安,710054
本文介绍了反射器有效反射面积的概念及计算方法,并用矢量的方法分析了光线在角反射器内部的轨迹.计算了60°位置角的角反射器的有效反射面积,对内切圆角反射器的相对有效反射面积进行了测试,给出了测试结果.分析了角反射器位置角对有效反射面积的影响,以及星载激光反射器的反射面积与卫星轨道高度的关系.理论计算及实测结果表明,当卫星高度低于14625km时,为保证在卫星的可观测区域内,反射器均有较大的反射面积,应对角反射器镀以高反射膜,使反射器的有效反射面积不受反射器位置角的影响.
卫星激光测距 激光反射器 有效反射面积
