高重复频率激光非合作目标测量研究

The space non-cooperative target observation has important practical significance for aerospace, national defense and scientific research. The laser ranging observation is a new method for the non-cooperative target observation. The United States, Russia, Australia and Japan and other countries are actively research on this respect, China's Shanghai and Yunnan Observatory also carried out some observation experiments. But the common feature of these experiments are the high energy of several Joules and about 10Hz low repetition rate of the laser. Because of the higher energy and thermal effects of the system devices, it will be cause some problems, which include loss stability, optical devices wastage, personnel safety hazards, the bigger system volume and power consumption ， and so on. This research will be tried to complete the relative experiments by the laser of mJ-level low-energy and kHz repetition rate. The total power of the laser do not be increased, but the amount of data and the accuracy will be increased significantly. This may bring not only improve the system performance, such as target capture rate, echo rate, auto-search function, invisibility observation, and daytime observations, but also to eliminate the abuse of high energy. For non-cooperative target observation technique, this will be greatly improved. We recently developed a set of one meter diameter mobile SLR system TROS-1000 to provide good foundation for this new attempt, it will be make possible to complete non-cooperative target observation experiment by mj laser. The possibility of realizing and application prospects are worth to be expected.

空间非合作目标的观测对航天、国防以及科学研究具有重要现实意义。激光测距观测法是一种新的手段，美国、俄罗斯、澳大利亚和日本等国都在积极开展研究，我国上海和云南天文台也进行了一些观测试验。但这些实验的共同特点是使用几个焦耳高能量和大约10Hz低发射频率的激光器来进行的，由于能量较大热效应大，带来稳定性较差，光学器件承受、人员安全保护、系统体积功耗大等一系列问题。本项研究尝试使用毫焦级低能量和千次级高发射速率的激光器配合相关技术进行实验，激光总的功率并没有增加，但是数据量和精度大幅提高，还会因此获得如目标捕获率、回波率、自动搜索功能和盲测等性能的提高，同时也消除了高能量带来的弊端。这对非合作目标测距技术来说确实是一个飞跃。我所最近研制的1米口径流动SLR系统TROS-1000为此新的尝试提供了很好的基础平台，使得mj激光器进行非合作目标测距的试验可能完成。其实现的可能性和推广应用前景可以期待。

非合作目标观测一般是几个焦耳高能量激光器来进行的，由于能量较大热效应大，带来稳定性较差，光学器件承受、人员安全保护、系统体积功耗大等一系列问题。本项研究尝试使用毫焦级低能量和千次级高发射速率的激光器配合相关技术进行实验，激光总的功率并没有增加，但是数据量和精度大幅提高。.实际过程中两行星历的不准确性问题是没有收到回波的主要原因，因此需要及时使用最新的星历数据，需要利用软件计算目标轨道的时间偏差，并将此偏差应用到跟踪软件进行实时修正，由于大多数低轨道碎片的运行速度极快，可供观测的时间极短往往只有几分钟，因此望远镜在追踪过程中对其指向误差较大，需要人为的实时修正，有时人为的偏差值还未修正，空间碎片就已经出视场；.由于噪声密度高使得及其微弱的信号会被噪声淹没，且预报不准、时间偏差过大，距离门调整范围较大，可供观测的时间极短，允许人为的修正时间极短；且由于滤光片的带宽只有0.15nm，且滤光片中心波长受到温度的影响其中心波长漂移，使得接收到回波信号更加困难。.受到后期激光器故障和天气因素的影响，实验机会较少，不能说明以较低能量的高发射频率方式对非合作目标测量的不成功，因此建议在以后的观测过程中，还应该创造机会继续进行这项实验。