多台望远镜同时进行信号接收可有效增加激光回波数,提升目标激光信号探测能力。多望远镜接收测量系统间的时间同步精度,直接影响测量数据误差。为此,提出了光纤时间频率传递在多望远镜测量系统中的时间频率同步方法,并测试了光纤时间频率传递系统的装置性能,其时间同步精度达62 ps,变化率每天约为4 ps,满足卫星激光测量要求。基于双望远镜信号接收激光测距系统及光纤时间频率传递装置,开展了单望远镜激光发射、双望远镜信号接收的卫星激光观测实验。与卫星精密轨道相比,双望远镜联合获得的卫星距离测量外符误差小于6 cm,可应用于卫星精密定轨。实验结果验证了光纤时间频率传递方法在多望远镜信号接收激光测距应用中的可行性。

卫星轨道精确测定是卫星导航系统提供导航服务的基础。北斗卫星导航系统是我国自主研发的新一代卫星导航系统, 卫星上均装载了激光反射器, 以厘米或毫米级精度卫星激光测距作为北斗卫星精密测轨与微波测量系统的独立外部标校手段。为增强北斗卫星的激光观测能力, 上海激光测距站在白天光束监视、望远镜精跟踪、噪声滤波等方面进行了性能改进, 在国际激光联测台站中首先实现同步轨道卫星白天激光观测; 基于国际激光联测机制, 组织国际激光测距站开展北斗卫星全球激光观测实验, 获取了28个台站对北斗卫星的激光观测数据, 弥补了国内台站地域局限性, 为国内卫星获取国外台站观测数据提供了途径。利用全球台站激光观测数据开展了北斗卫星激光独立定轨、广播星历精度检核等研究, 并将结果应用于北斗卫星导航系统性能评估。

为了测量在线转子的振动信息，以半导体激光器为光源，以PSD(position sensitive detector)为探测器，基于光电三角测量法，建立了一套包括软、硬件在内的激光测振系统。通过对该系统的标定实验表明，实际位移与所测得的位移呈线性关系。在数据处理中，对所得到的复杂时域振动信号进行了离散傅里叶变换(DFT)，从而在频率域获得了转子的振动频率和振幅信息。通过采用多线程高级编程技术，解决了数据处理时间、图像及数据显示、存储时间之间的冲突，实现了在线测量。经测试表明，该测振系统的测量频率分辨率可达到0．6Hz，振幅不确定度小于±10μm。