星载激光测距仪的高精度时间间隔测量单元_图文(精)

脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量宋建辉;袁峰;丁振良【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2009(017)005【摘要】考虑时间间隔测量对脉冲激光测距系统的意义,提出了一种新的高精度时间间隔测量方法.该方法在现场可编程门阵列(FPGA)中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合.采用脉冲计数法对被测时间间隔进行"粗值"测量,保证大的动态测量范围.利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N.利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化.该方法解决了传统多相采样技术中由于倍频次数高导致相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率.测试结果表明,该时间间隔测量模块的动态测量范围为163.8 μs,测时过程相对较短,当进行多次重复测量时,测量的标准误差在71 ps以内,基本满足实际应用的精度要求.【总页数】5页(P1046-1050)【作者】宋建辉;袁峰;丁振良【作者单位】哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TN247【相关文献】1.脉冲激光测距系统中高精度时间间隔测量模块的研究 [J], 吴刚;李春来;刘银年;戴宁;王建宇2.脉冲激光测距时间间隔测量技术 [J], 王洪喆;辛德胜;张剑家;张宏臣;裴雷3.脉冲激光测距中高精度时间间隔系统设计 [J], 田海军;杨婷;赵杨辉4.基于FPGA脉冲激光测距高精度时间间隔的测量 [J], 蔡红霞;刘继勇5.脉冲激光测距中高速精密时间间隔测量研究 [J], 岱钦;毛有明;吴凯旋;吴杰;李业秋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

星载激光测距仪全波形测距技术论文：星载激光测距仪全波形测距技术概述：随着航空航天领域的不断发展，高精度测距技术在导航、通信、遥感等领域中得到了广泛应用。

其中，激光测距技术因其高精度、高速度、无干扰等优点被广泛关注。

本文重点介绍了星载激光测距仪的全波形测距技术，分析了其原理及优势，并对其在实际应用中的一些问题进行了探讨。

一、星载激光测距仪全波形测距技术原理星载激光测距仪以卫星为平台，利用高功率的激光器发射穿透大气层的激光束，然后接收回传的时间差信号，通过计算出时间差来得出待测物体的距离。

所谓全波形测距技术，是相对于传统的单次测距而言的。

传统的激光测距仪仅仅是记录第一个反射点的时间差，而全波形测距则是对整个激光脉冲进行记录和分析，包括直接反射、多次反射以及散射等信息。

因此，全波形测距技术能够提供更多的信息，从而能够获得更精确的距离数据。

二、星载激光测距仪全波形测距技术的优势1. 高精度：全波形测距技术能够记录从激光器发射到回传及经过多次反射等回传过程中的所有时间信息，能够提供更精确的距离数据；2. 无干扰：由于激光测距技术是通过光学方式进行测量的，因此不会受到电磁干扰等因素的影响，从而保证了高度的测量精度；3. 高速度：激光传播速度非常快，因此响应速度很快，能够更快地进行数据采集；4. 多元信息：全波形测距技术能够提供多种信息，除了距离测量外还能够获得散射率、透过率等信息，能够提供更大的数据量，为后续数据处理带来更多可能。

三、星载激光测距仪全波形测距技术的应用星载激光测距仪全波形测距技术在导航、地图、地形建模、森林管理、海洋观测等领域得到了广泛的应用。

例如，在森林管理中，全波形测距技术能够提供更为精确的树高、枝干密度等数据，从而帮助森林管理者更好地进行森林资源的管理。

在海洋观测领域，全波形测距技术能够提供更为准确的水深、水底地形等信息。

四、星载激光测距仪全波形测距技术存在的问题1. 复杂度：全波形测距技术需要对整个激光脉冲进行记录和分析，因此其数据处理复杂度较高，需要大量的计算资源和时间；2. 气象因素：由于星载激光测距仪的工作环境复杂，受到气象因素等因素的干扰较大，因此需要对环境因素进行处理和校正；3. 成本问题：全波形测距技术相比于传统的单次测距技术较为复杂，因此其成本较高，需要在技术和经济上进行评估。

第 31 卷第 11 期2023 年 6 月Vol.31 No.11Jun. 2023光学精密工程Optics and Precision Engineering高分十四号激光测量系统在轨几何定标与初步精度验证曹彬才1，2*，王建荣1，2，胡燕1，2，吕源1，2，杨秀策1，2，卢学良1，2（1.地理信息工程国家重点实验室，陕西西安 710054；2.西安测绘研究所，陕西西安 710054）摘要：高分十四号卫星搭载了一台三波束激光测距系统，用于辅助双线阵光学相机开展全球1∶10 000无地面控制点立体测图。

由于振动及环境等因素变化，激光测高仪的几何参数相比实验室测量参数会发生改变，必须开展高精度在轨几何定标。

针对高分十四号激光载荷的特点，构建了激光测高严格几何模型，在大气改正、潮汐改正的基础上，利用地面探测器阵列捕获的激光光斑开展激光器在轨几何定标与精度验证。

实验结果表明：高分十四号激光测量系统标定后3个波束的高程精度（1σ）分别优于0.190，0.256和0.220 m，达到设计指标，可作为高程控制点开展业务化生产。

关键词：高分十四号卫星；激光测高仪；在轨几何定标；精度验证；高程控制点中图分类号：P237 文献标识码：A doi：10.37188/OPE.20233111.1631On-orbit geometric calibration and preliminary accuracy verification of GaoFen-14 （GF-14） laser altimetry system CAO Bincai1，2*，WANG Jianrong1，2，HU Yan1，2，LÜ Yuan1，2，YANG Xiuce1，2，LU Xueliang1，2（1.State Key Laboratory of Geo-information Engineering， Xi'an 710054， China；2.Xi’an Research Institute of Surveying and Mapping， Xi'an 710054， China）* Corresponding author， E-mail： cbconthe-way@Abstract： The Gaofen-14 （GF-14） satellite is equipped with a three-beam laser altimeter system aimed at assisting the two linear-array optical camera to perform global 1∶10 000 mapping without ground control points. Owing to mechanical vibration and environmental changes， the geometric parameters of the laser altimeter would deviate from those measured in the laboratory； thus， it is necessary to perform high-preci⁃sion on-orbit geometric calibration. In this study， a strict geometric model of the laser footprint was con⁃structed according to the characteristics of the GF-14 laser load. Through atmospheric correction and tidal correction， the laser spot captured by the ground detector array was used to perform on-orbit geometric cal⁃ibration and accuracy verification. The test results indicate that the elevation accuracies of the GF-14 three-beam laser altimeter are 0.190， 0.256， and 0.220 m， which satisfy the design target and can be used as the elevation control point for operational production.文章编号1004-924X（2023）11-1631-10收稿日期：2022-11-04；修订日期：2022-11-28.基金项目：地理信息工程国家重点实验室自立项目（No.D19901-SKLGIE2022-ZZ-01）；青年自主创新科学基金资助项目（No.2023-01）第 31 卷光学精密工程Key words： GF-14 satellite；laser altimeter；on-orbit geometric calibration；accuracy verification；eleva⁃tion control point1 引言星载对地观测激光雷达通过向地面发射激光脉冲，探测激光器到目标之间的距离，结合卫星姿态、位置及激光指向信息，获得激光足印点精确的三维空间坐标。

使用激光测距仪进行高精度测量的步骤激光测距仪是一种现代化、高精度的测量工具，广泛应用于建筑、测绘、制造等各个领域。

它通过发射一束激光，并测量激光从发射到接收所需的时间来计算出距离。

本文将介绍使用激光测距仪进行高精度测量的步骤。

一、设定仪器参数在使用激光测距仪进行测量之前，首先需要对仪器进行一些参数设置。

一般来说，激光测距仪具有测量单位选择、测量模式选择、背光设置等选项。

根据需要，可以选择合适的测量单位（如米、英尺等），选择合适的测量模式（连续测量、单次测量等），以及调整背光亮度等其他设置。

二、准备测量场地在进行实际测量之前，需要对测量场地进行一些准备工作。

首先，清理测量场地，确保没有杂物或障碍物影响测量精度。

其次，根据测量要求，可能需要摆放参考点或设置标记物。

这些参考点可以帮助确定测量目标的位置，提高测量的准确性和可靠性。

三、选择测量目标在使用激光测距仪进行测量时，需要选择明确的测量目标。

测量目标应该具有一定的反射性，便于激光测距仪发射的激光束能够被精确地接收到。

一般来说，墙壁、建筑物或其他具有平整、亮度一致的表面都是比较理想的测量目标。

四、操作测量仪器当准备好测量目标后，接下来就可以开始操作激光测距仪进行测量了。

通常情况下，激光测距仪会在屏幕上显示测量结果，需要将其对准目标后按下测量按钮。

在连续测量模式下，激光测距仪会不断地进行测量，可以实时显示目标的距离变化。

在单次测量模式下，测量仪器只会进行一次测量，并显示结果，需要重新对准目标后再次测量。

五、记录和处理数据测量完成后，需要记录并处理测量数据。

可以将测量结果记入测量记录表中，包括测量时间、目标距离等信息，以备后续分析和应用。

此外，还可以将测量数据传输到计算机或其他设备上进行进一步的处理和分析。

这样可以更好地利用测量结果，为后续的工程设计或制造工作提供参考。

六、保养和维护仪器激光测距仪是一种精密的测量仪器，需要定期进行保养和维护。

首先，需要保持测量仪器的镜头和接收器的清洁，避免灰尘或污物对测量精度的影响。

高精度激光测距器【高精度的卫星激光测距】2009年，位于南半球的阿根廷发行了一枚天文题材的纪念邮票。

邮票右边是天文台的圆顶，中间用西班牙文标注了天文台的名字――费利克斯•阿吉拉尔天文台，左边是由中国测绘科学研究院和中科院国家天文台联合研制的卫星激光测距仪的望远镜部分。

在阿根廷发行的纪念邮票上，怎么会出现我国研制的仪器呢？原来，从1999年开始，阿根廷就开始与我国进行科技合作，国家天文台与阿根廷圣胡安大学筹备建立了一个新的卫星观测站，开展合作观测与研究。

由于圣胡安气候干燥、晴天多，年均有多达约300个可观测日，非常适合进行包括卫星观测在内的天文观测。

随后，中国测绘科学研究院与国家天文台联合研制了这台第三代高精度卫星激光测距仪（发射和接收口径分别为25厘米和60厘米），如图1所示。

仪器于2005年底安装在圣胡安大学的费利克斯•阿吉拉尔天文台，2006年初完成调试，并投入运行，测程和精度等主要指标立即达到了国际激光测距服务组织的规范，获得正式台站编号7406。

该系统结果的总体指标在2006年位列全球第六名，这是我国卫星激光测距（SLR）观测历史上的最好成绩；2007年又进一步，位于第五名；2008年则跃居全球第三名（总观测量和对观测难度较大的高轨卫星的观测量居全球第二名）。

为了支持和纪念中阿科技合作，阿根廷于2009年度发行了这枚纪念邮票。

什么是卫星激光测距卫星激光测距（satellite laser ranging，简称为SLR），是利用安置在地面上的卫星激光测距系统所发射的激光脉冲，跟踪观测装有激光反射棱镜的人造地球卫星，以测定测站与卫星之间的距离的技术和方法。

卫星激光测距是卫星单点定位中精度最高的一种，已经达到厘米级。

它可以精确测定地面测站的地心坐标、长达几千千米的基线长度，卫星的精确轨道参数，地球自转参数、地心引力常数、地球重力场球谐系数、潮汐参数以及板块运动和地壳升降速率等。

星载激光测距仪全波形测距技术吴南;孙世君;李旭【摘要】Owing to its broad band, high sensitivity and high fidelity detection, as well as laser emission and echo signal recording, fully-digital process and sub-wave analysis, deep analysis of information in time field, range field and frequency field, acquisition of high precision range and target distribution characteristics, laser full-waveform ranging is an important solution to enhance the precision, capability and space rectification accuracy of spaceborne altimeter. Laser full-waveform ranging is composed of three processes: acquisition, recording and processing. In this paper, we comb the technical difficulties of full-waveform ranging. We realize the undistortion recording, slowdown management, cache and processing algorithm of laser echo waveform by serial-to-parallel conversion and Gaussian decomposition. In addition, emulation and demonstration are made.%激光全波形测距以宽带高灵敏探测技术高保真获取、记录激光探测主回波信号，进行全数字处理和子波分析，解析其时域、空域、频域信息，获取高精度距离、目标分布特征，是提高星载测距仪测距精度、能力、空间配准精度的重要手段。