1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210023
4 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室，云南 昆明 650216
在激光测距过程中，实时获取激光发射功率数据可为后续数据精度处理分析及激光测距系统故障点排查提供重要依据。通过实时测量激光发射链路中的反射镜透射光，利用前期获取的反射镜透射光与反射镜反射光之间的对应关系，采取相对测量的方式获取实时的反射光功率，达到实时监测激光发射功率的效果，并基于中国科学院云南天文台53 cm双筒望远镜激光测距系统搭建实验平台进行验证。实验结果表明，该激光功率实时监测方法能够在激光发射链路无损耗的前提下实时获取激光发射功率；反射光功率与透射光功率具有良好的线性关系，其Spearman相关系数为0.9991，线性关系稳定可靠，满足长时间激光测距的需求；验证了该方法的可行性，可适用于各类空间目标激光测距的激光功率实时监测中。
激光测距 激光功率实时监测 相对测量 库德光路 laser ranging real-time laser power monitoring relative measurement Coude optical system 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230109
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210023
在月球激光测距与空间目标白天激光测距中，强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率，在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑，通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场，可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素的影响，在接收视场减小到几个角秒时，回波会被光阑挡住无法通过，探测器接收不到回波信号。为解决这一问题，提出在视场光阑前加入二维偏转摆镜的方法，控制摆镜偏转使偏离的回波通过光阑中心被探测器正常接收。以高轨卫星和同步轨道卫星为目标，测量了回波信号偏离视场中心的角度值，并仿真分析了使用摆镜校正偏离角度值的效果。结果表明，该方法可以在小视场激光测距时快速高精度校正回波信号，可为满月时月球激光测距与空间目标白天激光测距提供支持。
仪器，测量与计量 激光测距 接收系统 摆镜 仿真分析 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1712003
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210034
结合当今技术的发展状况，针对台站观测任务数量多、问题建模难、求解复杂度高等问题，提出了一种基于贪婪算法与动态规划算法融合的改进贪婪动态规划算法。该算法首先将调度问题划分成几个子问题，然后根据约束条件以最大化观测收益为目标函数对问题进行迭代求解，进而生成近似最优观测计划。实验结果表明，该算法在解决观测任务调度问题时具有一定的可行性和实用性，并为下一步建立台站自动化运行系统奠定坚实的基础。
遥感 卫星激光测距 任务优化 贪婪算法 动态规划 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0728001
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210034
望远镜自动调焦技术在提高天文观测效率和观测精度方面有着重要的作用。针对云南天文台1.2 m望远镜系统在观测空间目标时受外界多重因素影响下的像点离散、能量分散等问题，提出了一种改进定心精度的半通量直径（HFD-ICA）实时自动调焦清晰度评价算法。该方法在进行图像预处理的基础上，采用改进的强度加权质心法（improved IWC），以亚毫米的精度迭代计算星像质心；然后测出星像HFD，根据HFD值用双曲线法拟合出V型调焦曲线。经过大量实验表明，该算法在指导望远镜调焦时能够迅速找到焦点位置，其精确定焦率与高精度天文图像处理软件IRAF的计算结果相当，在调焦过程中平均处理时长为4.7 s，耗时仅为IRAF的1/10，满足1.2 m望远镜自动调焦的实时性与精度要求。所提方法的调焦效率大致提高37%，具有一定的可行性与实用性。
测量 自动调焦 望远镜 图像清晰度 评价算法
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
深空激光测距受距离遥远、大气损耗等因素影响，地面站接收到的回波光子数非常稀少，因此，研究增加回波光子数的方法对提高系统测距成功概率具有重要的意义。文中在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统发射光路中增加摆镜，通过快速高精度控制激光光束传播方向的方法搜索回波光子数较多的指向位置。首先设计了摆镜扫描系统，然后对系统进行仿真分析，模拟系统出射光束偏转角度和能量分布随摆镜偏转角度的变化情况以及利用摆镜进行搜索的效果，最后对测距卫星进行实际观测试验。测量得到系统使用的二维摆镜的最小分辨率为0.2″，经激光发射系统扩束后，可以实现最小0.005″的搜索步长，控制频率在100 Hz以上。实际观测结果表明，使用摆镜提高回波率的方法是有效的，并且目标轨道高度越高效果越明显，因此可应用于深空目标激光测距系统。
激光测距 摆镜 发射光路 目标搜索 lasering ranging tip/tilt mirror transmitting optical path target search 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210732
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 430079
3 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
月球激光测距（LLR）极大推动了地月科学、月球空间基准以及引力物理的发展。为了充分利用LLR数据，依据目前广泛应用的国际地球自转服务2010（IERS 2010）规范对固体潮、海潮、大气延迟和广义相对论效应进行建模，并建立了LLR观测模型。利用该模型检核了国际激光测距服务（ILRS）提供的所有LLR观测数据，生成的月球角反射器预报文件CPF（Consolidated prediction format）支持云南天文台LLR的独立观测。将INPOP19a、DE430、EPM2017历表作为观测模型输入并检核LLR标准点数据，结果表明，相比其他历表，INPOP19a历表与实测数据更接近。
测量与计量 月球激光测距 观测模型 历表 国际地球自转服务 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1912003
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210023
为了提高中国科学院云南天文台1.2 m望远镜激光测距平台对空间碎片的监测能力，开展了白天空间碎片激光测距技术与方法研究。首先，分析了利用云南天文台现有的1.2 m望远镜激光测距试验平台开展白天空间碎片激光测距的可行性。然后，对白天空间碎片激光测距关键问题进行了分析并提出解决措施。通过白天空间碎片激光测距试验，获得了一部分空间碎片激光测距数据，所测量空间碎片的雷达散射截面范围为9.0~20.0 m2、近地点范围为400~900 km、远地点范围为500~900 km。结果表明：云南天文台空间碎片激光测距平台具备空间碎片白天激光测距的潜力，可为后续开展全天时空间碎片激光测距研究提供技术支持。
测量 激光测距 空间碎片白天激光测距 单光子探测技术 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1112003
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 430072
为了进一步提高地月激光测距精度，新部署单体大孔径的激光角反射器是下一代月球角反射器的主要选择，由于单口径角反射器相比阵列式反射器面积要小，反射器指向要求更高。针对这一问题，本文在不含二面角误差的理想角反射器前提下，通过数值模拟的方法分析了角反射器的有效衍射区域随激光光束入射条件的变化规律。在忽略大气影响的简化条件下模拟了地面3个激光测月台站对新布置角反射器的观测情况，通过Levenberg-Marquardt方法优化了角反射器的指向。结果表明，选择合适的指向可以将反射器有效衍射面积提高到80%以上，同时得到低纬度地面台站比高纬度台站更有利于观测的结论，提示我国应当充分利用已建成的两个低纬度激光测月台站，以期在未来地月激光测距和地月科学研究中发挥更大的作用。
测量 月球激光测距 角反射器 有效衍射区域 视天平动
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200006
