空间碎片的存在对在轨运行航天器的安全构成严重的威胁, 同时空间碎片的不断产生对有限的轨道资源也将构成严重威胁。采用激光测距技术可实现空间碎片的实时高精度定轨, 从而可有效规避其对航天器的撞击。为了开展高精度小尺寸空间碎片激光测距, 研制了可快速平稳跟踪400 km以上空间目标的53 cm双筒望远镜, 然后结合低功率高重频亚纳秒激光器和单光子探测技术, 在该望远镜上研究和实现了空间碎片激光测距技术。结合激光测距方程, 分析研究系统的空间碎片探测能力, 当碎片距离为1 000 km时, 能探测到回波光子的碎片最小尺寸约为478.5 cm。实际观测表明: 该激光测距系统具有探测米级空间碎片(约1 000 km远)的能力。

针对共光路高重频激光测距中存在主波与回波时刻重叠的现象，对旋转快门的特性进行了分析和研究，得出二者重叠的条件和旋转快门的计算机控制算法，并通过实际目标跟踪实验对其进行验证。结果表明，不加计算机控制时，重叠概率大于5.0%，有的甚至高于10%；加计算机控制后，重叠概率降低至0.5%以下，有效提高了共光路激光测距系统的测距效率。