激光测距演示文稿（精品ＰＰＴ）.ppt

激 光 测 距 一、脉冲激光测距 由激光器对被测目标发射一个光脉冲，然后接收系统接收目标反射回来的光脉冲，通过测量光脉冲往返的时间来算出目标的距离： t 的测量： 在确定时间起始点之间用时钟脉冲填充计数。 t 开始 结束 t=N?T 时钟脉冲 测程远，精度与激光脉宽有关，普通的纳秒激光测距精度在米的量级 。 二、连续激光相位测距 采用无线电波段的频率对激光束 进行幅度调制并测定调制光往返一次 所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离，即用间接方法测定出光经往返所需的时间。 ? ?t 短距离、高精度，精度可达毫米级。 三、卫星激光测距 作为激光测距应用的最重要成果之一 ——卫星激光测距（Satellite Laser Ranging ,简称为 SLR）技术起源于二十 世纪六十年代，是目前单次测距精度最高的卫星 观测技术，其测距精度已达到毫米量级，对卫星的 测轨精度可达到 1-3 cm。 卫星激光测距技术集光机电于一身,涉及计算机硬软件技术,光学,激光学,大地测量学,机械学,电子学,天文学,自动控制学,电子通讯等多种学科。因此SLR测距仪系统十分复杂,消耗较大,故障率较高,同时受天气因素制约,维护起来也比较困难,需要花费较大的人力物力,但它又是目前精度最高的绝对观测技术手段。 卫星激光测距系统 卫星激光测距系统按照各部分用途大致分 为：激光发射、激光接收、信息处理和信息 传输四大部分。 激光发射部分的作用是产生峰值功率高，光束发散 角小的脉冲激光，使其经过发射光学系统进一步准 直后，射向所测卫星。 激光接收部分是接收从被测卫星反射回来的微弱激光脉冲信号，经接收光学系统聚焦后，照在光电探测器的光敏面上，使光信号转变为电信号并经过放大。 信息处理部分的主要作用是进行卫星测站预报，跟踪卫星，测量激光脉冲从测距系统到被测卫星往返一次的时间间隔t，并准确显示和记录在计算机硬盘上，再由人工或自动方式形成标准格式。 信息传输部分的作用是通过通讯网络接收轨道预报参数和其它指令（下传），上传观测结果所形成的标准格式数据等。 卫星激光测距系统组成 卫星激光测距系统功能分为七大分系统： 望远镜转台分系统 激光器分系统 光电接收分系统 伺服驱动控制分系统 测距控制分系统 微光导星分系统 软件分系统 测 量 原 理 测距精度与激光脉宽 测距精度是由于激光脉冲前后沿时间差造成的； 因此激光脉冲宽度影响测距精度： 脉宽 10ns 100ps 10ps 测距精度 3m 3cm 3mm 表：测距精度与脉宽的比较 卫星激光测距主要指标与激光器分系统的关系 测距精度---激光脉宽. 测程（近地星、远地星）---激光能量、发散角. 回波率---激光能量、发散角、激光脉冲重复频率. 注：测距精度还受光电接收分系统的影响；回波率与天气好坏关系较大。 卫星激光测距之 激光器发展历史 第一代： 1964年，调Q激光器，脉宽ns，测距精度3m； 第二代：70~90年代，主被动锁模激光器，脉宽100ps，测距精度3cm； 第三代：SESAM锁模，50Hz; 第四代：SESAM锁模，KHz，精度＜ 1cm； 第五代：双波长激光器，去除大气干扰。 卫星激光测距之--- 激光器 ： 总的来讲在其它条件相同时， 发射激光的脉冲能量越高，脉宽越窄， 重复率越高，峰值功率越大，则系统的测距能力越高。 千赫兹皮秒激光器为第四代卫星激光测距之激光器。 下一代卫星测距用激光器为双波长激光器。 测 距 误 差 分析 （1） 测距系统仪器误差 激光脉冲宽度误差 时间间隔测量误差 主波计时探测误差 回波计时探测误差 时钟同步误差 时钟频率标准误差 （2） 卫星反射器误差 反射器质心修正值误差 （3） 系统延迟测量误差 地靶距离标定误差 地靶常规标校测量误差 （4） 气象参数采集和大气修正模型误差 我国卫星测距站 卫星激光测距 应用 卫星激光测距Satellite Laser Ranging（SLR）是随着现代激光、光电子学、 计算机和空间科学发展而建立起来的一门崭新观测技术。由于它具有独特的测距方式和较高的测量精度,已在地学领域广泛应用。目前,其观测资料已可用于地球物理学,地球动力学,大地测量学,天文学和地震预报等多种学科。