卫星激光测距及应用
主要研究卫星与空间目标激光测距技术、方法及应用,为研究地球重力场、卫星轨道力学、姿态动力学、大陆地壳运动监测等提供重要高精度测量技术手段;应用于北斗卫星高精度测距与轨道检验、卫星姿态控制与检验、空间碎片轨道测定、天宫飞行器等高精度轨道测量、高精度时间频率传递测量。

  课题组长:黄勇

  课题组成员:黄勇,张忠萍,陈菊平,吴志波,张海峰,李朴,孟文东,秦思,邓华荣,汤凯,程志恩,龙明亮

  主要研究方向:

  1. 卫星激光测距

  超高频激光测距技术研究,从千赫兹到百千赫兹;全天时单光子探测技术研究,达到亚光子微弱信号探测能力,测距精度向亚毫米级发展;激光波长由可见光波段向红外波段发展;激光测距系统光、机、电、软件等部件结构优化,提高卫星激光测距效率、稳定性与自动化水平,并向小型化、智能化发展。

  2. 空间碎片激光测距

  研究空间碎片激光测距中的阵列式望远镜接收、多脉冲激光发射、直接探测与相干探测等新技术、新方法,提高对漫反射微弱信号探测能力;开展空间碎片的姿态与轨道测定研究,促进该技术在我国空间碎片监测、预警等航空航天领域中应用。

  3. 激光时间比对

  研究卫星与地面间时频系统的激光时间比对链路,实现对高稳定性的星地时间频率系统同步及对星载时间频率源性能的评估应用,发挥激光测距技术在皮秒精度时间比对与同步的优势和作用。

  4. 卫星激光反射器

  研究高精度、轻量化、紧凑型、高反射性能激光反射器,提高卫星激光测距能力与精度,并满足星地距离从300公里到月球距离空间范围的精密测距需求。

  发展历程:

  上海天文台卫星激光测距研究(Satellite Laser Ranging, SLR)始于上世纪70年代,建成了我国第一台卫星激光测距系统,并在之后相继研制了我国第一、二、三代卫星激光测距系统,单次测距精度由最初的米级发展到亚厘米级。目前拥有一套60厘米口径激光测距系统,位于上海天文台佘山观测基地,是国际激光测距网重要台站,参与国际卫星激光联合观测。自1989年,上海天文台一直是中国卫星激光测距网负责单位,担负着协调国内卫星激光联测任务及系统性能提升等工作。

  上海天文台在国内率先开展高重复率激光测距关键技术研究,实现全天时千赫兹重复率激光测距;国际上最先实现同步轨道卫星白天激光测距,以及低噪声高效率超导光子探测器在卫星激光测距中应用;国际上首先实现厘米级精度空间碎片激光测距,填补该项技术空白;作为中科院空间目标与碎片重点实验室副主任单位,先后承担了多项863项目、科工局碎片专项任务和院重点实验室项目,促进和推动了我国空间碎片激光测距技术发展;国内最早开展星地激光时间比对技术研究,研制星载激光时间比对测量仪并成功应用到我国北斗卫星导航系统,近年来又承担了空间站激光时间比对载荷研制项目,设计指标达到国际领先水平;专注激光反射器研究多年,具有研制同步轨道、高、中、低轨等多种类卫星反射器研制能力,产品搭载在我国北斗、天宫等卫星;多套产品出口到韩国,得到国际同行认可。研究团组科研成果已在中国激光测距网台站进行应用,先后为北斗导航系统研制了专用固定激光测距站、可搬移式激光测距站,实现了北斗卫星全天时激光观测,在北斗卫星工程中发挥了重要作用。近些年研究团组获得成果奖项:

     2016    国家科技进步特等奖

     2016    测绘科技进步特等奖

     2013    军队科技进步一等奖

     2013    军队科技进步二等奖

     2013    上海市科技进步三等奖

  

                  上海天文台60cm口径卫星激光测距站

  

                   上海天文台研制的卫星激光反射器

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