高精度空间碎片激光测距卫星星座
发布时间：2021-07-07 13:13
针对地基激光测距系统测量高轨空间碎片时测距站点分布距离受限、激光能量受大气衰减的问题,文章设计了一种高精度空间碎片激光测距卫星星座。星座部署于太空中,可确保空间碎片测距误差更小、探测距离更远。星座采用分布式三星星座设计,部署于地球静止轨道,呈等边三角形构型,两两间距约73 030km,星下点经度间隔120°。文章分析了地球遮挡引起的观测盲区,计算得到三星星座对高轨空间碎片的覆盖率约71.5%,并提出改进的3+1星座和3+2星座以提升覆盖率。文章分析了星座所携带的激光器主要参数,结果表明重复频率1kHz、单脉冲能量62.91mJ、脉宽66ns的激光器可保证测距效能。天基卫星星座分布范围广,可从不同角度获得空间碎片位置信息,从而通过位置误差交叉以缩小空间碎片位置误差,方位误差可从千米级提高至米级,提升约3个数量级。结合星座本身定位误差,文章分析得到空间碎片的综合位置误差约十米量级,比地基系统的测量位置误差提升2个数量级。高轨激光测距卫星星座有助于获得更准确的空间碎片位置信息,有效服务于空间碎片精密定轨,保障在轨航天器运行安全。
【文章来源】：航天返回与遥感. 2020,41(05)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
高轨空间碎片与激光测距卫星星座几何构型以及在XYZ坐标系下位置关系示意
高轨空间碎片激光测距中空间碎片与测距星最大距离
在激光测距中，回波成高斯分布，具有一定的集中性，而噪声在整个脉冲时间内均匀分布，如图7所示。因此，提高激光脉冲的重复频率，能够起到回波累积的效果。设计目标函数为星座探测信噪比，将其设计为一个与激光脉冲重复频率f正相关的函数由式（3)～(5）可以得到激光器单脉冲能量与系统其它参数的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]高分三号SAR卫星系统级几何定位精度初探[J]. 丁赤飚,刘佳音,雷斌,仇晓兰. 雷达学报. 2017(01)
[2]Long-range laser ranging using superconducting nanowire single-photon detectors[J]. 薛莉,李明,张蜡宝,翟东升,李祝莲,康琳,李语强,伏红林,明名,张森,陶旭,熊耀恒,吴培亨. Chinese Optics Letters. 2016(07)
[3]GNSS合作定位研究综述[J]. 常强,侯洪涛,曾祥辉,李群,王维平. 宇航学报. 2014(01)
[4]10赫兹漫反射激光测距控制系统的设计与实现[J]. 李祝莲,李语强,伏红林,郑向明,何少辉. 天文研究与技术. 2012(03)
[5]The use of laser ranging to measure space debris[J]. Zhong-Ping Zhang 1,2,Fu-Min Yang 1,Hai-Feng Zhang 1,Zhi-Bo Wu 1,2,Ju-Ping Chen 1,2,Pu Li 1 and Wen-Dong Meng 1 1 Shanghai Astronomical Observatory,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200030,China;2 Key Laboratory of Space Object and Debris Observation,Chinese Academy of Science,Nanjing 210008,China. Research in Astronomy and Astrophysics. 2012(02)
[6]空间碎片漫反射激光测距试验[J]. 李语强,李祝莲,伏红林,郑向明,何少辉,翟东升,熊耀恒. 中国激光. 2011(09)
[7]空间碎片的激光雷达探测[J]. 董吉辉,胡企铨. 激光技术. 2007(02)
[8]卫星激光测距合作目标技术现状和进展[J]. 万强,郭延龙,王小兵,孙斌,卢常勇,韦尚方. 激光与光电子学进展. 2005(05)
博士论文
[1]高重复频率空间碎片激光测距系统研究[D]. 董雪.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
本文编号：3269695
【文章来源】：航天返回与遥感. 2020,41(05)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
高轨空间碎片与激光测距卫星星座几何构型以及在XYZ坐标系下位置关系示意
高轨空间碎片激光测距中空间碎片与测距星最大距离
在激光测距中，回波成高斯分布，具有一定的集中性，而噪声在整个脉冲时间内均匀分布，如图7所示。因此，提高激光脉冲的重复频率，能够起到回波累积的效果。设计目标函数为星座探测信噪比，将其设计为一个与激光脉冲重复频率f正相关的函数由式（3)～(5）可以得到激光器单脉冲能量与系统其它参数的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]高分三号SAR卫星系统级几何定位精度初探[J]. 丁赤飚,刘佳音,雷斌,仇晓兰. 雷达学报. 2017(01)
[2]Long-range laser ranging using superconducting nanowire single-photon detectors[J]. 薛莉,李明,张蜡宝,翟东升,李祝莲,康琳,李语强,伏红林,明名,张森,陶旭,熊耀恒,吴培亨. Chinese Optics Letters. 2016(07)
[3]GNSS合作定位研究综述[J]. 常强,侯洪涛,曾祥辉,李群,王维平. 宇航学报. 2014(01)
[4]10赫兹漫反射激光测距控制系统的设计与实现[J]. 李祝莲,李语强,伏红林,郑向明,何少辉. 天文研究与技术. 2012(03)
[5]The use of laser ranging to measure space debris[J]. Zhong-Ping Zhang 1,2,Fu-Min Yang 1,Hai-Feng Zhang 1,Zhi-Bo Wu 1,2,Ju-Ping Chen 1,2,Pu Li 1 and Wen-Dong Meng 1 1 Shanghai Astronomical Observatory,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200030,China;2 Key Laboratory of Space Object and Debris Observation,Chinese Academy of Science,Nanjing 210008,China. Research in Astronomy and Astrophysics. 2012(02)
[6]空间碎片漫反射激光测距试验[J]. 李语强,李祝莲,伏红林,郑向明,何少辉,翟东升,熊耀恒. 中国激光. 2011(09)
[7]空间碎片的激光雷达探测[J]. 董吉辉,胡企铨. 激光技术. 2007(02)
[8]卫星激光测距合作目标技术现状和进展[J]. 万强,郭延龙,王小兵,孙斌,卢常勇,韦尚方. 激光与光电子学进展. 2005(05)
博士论文
[1]高重复频率空间碎片激光测距系统研究[D]. 董雪.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
本文编号：3269695
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3269695.html
