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卫星激光测距(SLR)技术是二十世纪六十年代中期出现的精密空间测量技术,经过四十年的发展,单次测距精度已达到亚厘米级,科学应用广泛。近年来,高重复率SLR逐渐兴起,高重复率SLR系统激光能量小,长时间运行不会对激光器的元器件和光学系统造成损坏,采用上kHz的测距频率,大大增加了回波数据量并提高了标准点精度,并且可靠性高、体积小、重量轻,是SLR中的先进技术。
本文的目的是研究可用于高重复率SLR计算机控制系统的发射控制和卫星搜索算法,其中包括激光点火控制、后向散射避免技术、距离门开启时刻控制,卫星螺旋搜索和矩形螺旋搜索算法等用于kHz系统测距的算法。根据高重复率SLR的特点,提出了避免后向散射的方法,可有效减少回波损失;另外对卫星搜索捕获方式进行了研究,在原来螺旋搜索的基础上提出了一种改进方案的矩形螺旋搜索,这种方法根据机械系统的连续运动特点,从最大概率处开始扫描,具有螺旋搜索的优点。最后从快速捕获出发,研究了适用于高重复率SLR系统捕获跟踪的回波迅速判断方法(相关探测分析方法和残差比较方法)。本文对上述算法进行了仿真试验,试验结果证明这些算法在高重复率SLR测距中,对于减小散射噪声量级、短时间内辨别出有效回波,尽快获取目标卫星具有重要意义。