基于LOLA系统的能量数据估算激光指向误差

发布时间：2021-08-25 13:56

　　为了获取高精度的月面高程,需要对激光器的指向误差进行准确估计。月球轨道激光高度计（LOLA）在轨工作期间,由于月球昼夜温度相差较大,夜晚的激光指向相对白天存在很大偏移。首先建立光斑偏离接收视场中心时探测器接收能量的理论模型,并基于该模型分析光斑偏移量与相对接收能量的理论关系,进而提出一种基于光斑能量的激光指向误差的估算方法。随后,使用测绘轨道期间（12个月）LOLA经过Aestuum地区产生的能量数据,并将能量数据与估算方法相结合,估算出LOLA在月球夜晚时的激光指向误差在沿轨方向为140.62μrad,在垂轨方向为-413.17μrad,该结果与LOLA地球扫描实验和利用轨道交叉点处高程数据推导的结果基本一致。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

LOLA在月球表面的激光光斑和探测器FOV的示意图[11]

式中:Erx2为光斑偏移接收视场时,探测器实际接收到的能量;Etx2为修正的入射光斑能量,它是关于光斑中心与接收视场中心距离d的函数。系数C中的部分参数会随着观测目标的变化而变化,图2为LOLA处于月球的白天时,根据(1)式和某一轨中探测器3的能量数据计算得到的系数C随时间的变化图。同时,探测系统的综合效率也会随系统在轨运行的时间发生变化,因此无法直接通过(2)式估计光斑中心的偏移,但可以通过计算光斑偏移视场时接收到的光斑能量(测量值)与光斑完全落在视场内的能量值(理论值)之比来估算在一定范围内的光斑偏移量。2.2 光斑偏移量与探测器接收能量的理论关系

式中:ε为探测器实际接收能量与理论接收能量之比;S(d)为光斑处于接收视场内的面积,与光斑偏离视场中心的距离d有关;r为光斑在月球表面形成的圆的半径。图3为LOLA在月球表面上的接收视场和激光光斑的示意图,圆A为探测器接收视场,圆D为激光光斑,两者间的距离为d,重叠面积为S,交点为B和C。接收视场与光斑的重叠面积可以表示为

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于足印探测的激光测高仪在轨标定[J]. 易洪,李松,马跃,黄科,周辉,史光远.  物理学报. 2017(13)
[2]月球遥感制图回顾与展望[J]. 邸凯昌,刘斌,刘召芹,邹永廖.  遥感学报. 2016(05)



本文编号：3362245