一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，包括探测器保护与指示膜、杂散光抑制滤光片、上电开关、射频天线、探测器保护外壳、复位开关、自主供电单元、授时模块、激光响应指示灯、激光能量采集电路、探测器控制电路、射频通信模块、安装底座；探测器控制电路可控制激光脉冲探测器工作于三种不同工作模式：待机工作模式、激光脉冲触发采集与计时工作模式、信息无线发送模式。本发明专利技术可以实现激光测高仪地面定位精度在轨检校的数据获取，在光辐射测量、卫星遥感器定标和测绘卫星检校技术领域具有重要的应用前景。

A Laser Pulse Detector for On-orbit Calibration of Ground Positioning Accuracy of Laser Altimeter

The invention discloses a laser pulse detector for on-orbit calibration of ground positioning accuracy of laser altimeter, which includes detector protection and indicator film, stray light suppression filter, power-on switch, radio frequency antenna, detector protection shell, reset switch, autonomous power supply unit, timing module, laser response indicator lamp and laser energy. Quantity acquisition circuit, detector control circuit, radio frequency communication module, installation base; detector control circuit can control the laser pulse detector to work in three different modes: standby mode, laser pulse trigger acquisition and timing mode, information wireless transmission mode. The invention can realize data acquisition of on-orbit calibration of ground positioning accuracy of laser altimeter, and has important application prospects in the fields of optical radiation measurement, calibration of satellite remote sensor and calibration technology of Surveying and mapping satellite.

【技术实现步骤摘要】
一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器
本专利技术涉及光辐射测量、卫星遥感器定标和测绘卫星地面精度检校
，尤其涉及一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器。
技术介绍
高分辨率对地观测系统重点专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》部署的重大科技专项之一，围绕建立我国战略性空间基础设施的目的，统筹建设由天基、临近空间、航空、地面和应用五大系统组成的新一代对地观测系统，以满足国家经济建设、社会发展和国家安全的需求。将星载激光测高技术应用于高分辨率光学立体测绘卫星，辅助航天摄影测量以提高卫星定位精度特别是高程方向的精度已成为一种重要的技术手段。国内学者对星载激光测高数据辅助卫星摄影测量进行了分析与仿真实验验证，利用ICESat/GLAS数据与资源三号影像联合平差，可将资源三号影像无控定位精度从5m左右提高到2m。由星载激光测高原理可知，激光测高仪在轨获取数据的同时，利用星上搭载的GPS、星敏感器、陀螺仪等载荷同步获取一定频率的轨道、姿态等几何参数，是一个涉及测时、测姿以及测轨等载荷协同工作的复杂过程，这种多载荷集成的特点使得影响激光测高几何精度的误差来源更多样、特性更复杂。因此，明确误差来源并建立相应的误差探测与补偿机制是确保星载激光测高精度的前提。相对于激光测高仪技术的快速发展，我国激光测高仪发射后定标技术研究滞后，开展定标系统设备研制和方法研究已经成为我国激光测高仪定标急需解决的问题。针对星载激光测高仪的定标需求和高程精度检验需求，通过激光脉冲探测器，捕获激光足印光斑，结合星载激光测高的严密几何定位模型，实现激光指向角误差和测距误差的在轨标定，对促进我国星载激光测高技术的发展和大比例尺测绘卫星的发展和工程实践，具有非常大的科学意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的，提供一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器。探测器的专利技术是基于待机工作模式、激光脉冲触发采集与计时工作模式、无线发射模式三种工作模式，实现激光脉冲能量采集、激光脉冲触发计时、野外可靠性工作等功能；基于该探测器的应用，可以为激光测高仪地面精度检校提供提供准确的观测数据。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：包括有探测器保护外壳，探测器保护外壳的上表面设置有杂散光抑制滤光片、上电开关、复位开关、射频天线、授时模块，探测器保护外壳内部设置有自主供电单元、激光响应指示灯、激光能量采集电路、探测器控制电路、射频通信模块，探测器保护外壳底部固定在安装底座上；所述复位开关、激光响应指示灯连接到激光能量采集电路上，授时模块、射频通信模块、自主供电单元电连接到探测器控制电路上，上电开关与自主供电单元电连接，激光能量采集电路与探测器控制电路双向连接，射频通信模块与射频天线通信连接；所述探测器控制电路可控制激光脉冲探测器工作于三种不同工作模式：待机工作模式、激光脉冲触发采集与计时工作模式、信息无线发送模式。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述探测器保护外壳的上表面贴有探测器保护与指示膜。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述上电开关与复位开关分别以螺纹孔方式固定到探测器保护外壳上表面，上电开关与复位开关的上表面均不高于探测器保护外壳上表面。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述杂散光抑制滤光片放置到探测器保护外壳上表面的凹形孔内，并采用螺纹圈和弹垫固定；所述杂散光抑制滤光片放置到探测器保护外壳上表面的中心位置，与激光能量采集电路的探测器中心位置保持一致。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述射频天线以通孔方式固定在探测器保护外壳上表面，内部采用螺帽固定，并保证射频天线的外壳不与探测器保护外壳金属接触。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述授时模块以尼龙螺丝固定到探测器保护外壳的上表面，同时授时模块中自带的陶瓷天线水平朝上。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述激光响应指示灯固定到激光能量采集电路上，个数不少于八个，所述探测器保护外壳、探测器保护与指示膜上开设有与激光响应指示灯个数相同的通孔，激光响应指示灯的顶端穿出所述通孔。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述探测器保护外壳内壁上开螺纹孔，螺纹孔上增加铜柱，所述激光能量采集电路、探测器控制电路依次固定到铜柱上。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述探测器保护外壳的下表面采用磁铁的方式固定到安装底座上，安装底座为锥形设计。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述激光能量采集电路和探测器控制电路采用对接接插件的方式将信号输入与输出连接到一起；自主供电单元的引线连接到探测器控制电路的电源接插件上，并且受上电开关的控制；射频通信模块采用电焊接方式固定到探测器控制电路上，射频通信模块的天线引脚电连接到探测器保护外壳上的射频天线上；授时模块的五路电源与信号引线连接到探测器控制电路的对应接口上；复位开关连接到激光能量采集电路上；激光响应指示灯焊接到激光能量采集电路上，并可实现指示灯从探测器保护外壳上表面伸出。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：激光脉冲探测器在通过上电开关上电后，经过探测器控制电路完成授时、射频通信模块、激光响应指示灯的初始化，在激光脉冲达到后，激光响应指示灯会根据能量大小给出相应的显示，并将到达时间与能量信息以无线射频方式发射出去，通过复位按键可完成初始化，等待下次的触发。所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：激光脉冲探测器可工作于三种不同的工作模式：一是待机工作模式，此模式下探测器实现存储数据读取和计时触发等待，二是激光脉冲触发采集与计时工作模式，此模式下获得激光脉冲的能量采集结果和触发计时的结果，三是无线发射模式，此模式下实现探测器能量和时间数据以射频方式发送到接收端。本专利技术的激光脉冲探测器用于激光测高仪的地面定位精度在轨检校的方法如下：激光测高仪在轨定标与精度检验是负责对激光测高仪的指向角和测距误差进行定标，为激光数据处理及特征参数提取提供精确的校正参数；同时对激光测高仪指向角稳定性以及高程精度进行检验，验证在轨定标综合效能。主要功能包括：（1）根据卫星轨道预报制定试验方案，组织实施外场试验，包括设备布设和试验数据采集等；（2）对采集和观测数据进行处理和分析，获取测距误差、指向角误差的校正参数；（3）对采集和观测数据进行处理，评价指向角稳定和高程精度；（4）对试验方案、试验场采集数据、试验场观测数据、定标成果进行存储和管理。在地面场范围按一定规则布设激光足印探测器阵列，用于捕获激光足印的能量信号/几何信息/达到时间信息。当探测器阵列响应到激光足印的辐射能量时，利用探测器内部的光电转化模块，获取被触发的探测器的电压值。由被触发的探测器的电压值及探测器已知位置，计算得到激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：包括有探测器保护外壳，探测器保护外壳的上表面设置有杂散光抑制滤光片、上电开关、复位开关、射频天线、授时模块，探测器保护外壳内部设置有自主供电单元、激光响应指示灯、激光能量采集电路、探测器控制电路、射频通信模块，探测器保护外壳底部固定在安装底座上；所述复位开关、激光响应指示灯连接到激光能量采集电路上，授时模块、射频通信模块、自主供电单元电连接到探测器控制电路上，上电开关与自主供电单元电连接，激光能量采集电路与探测器控制电路双向连接，射频通信模块与射频天线通信连接；所述探测器控制电路可控制激光脉冲探测器工作于三种不同工作模式：待机工作模式、激光脉冲触发采集与计时工作模式、信息无线发送模式。

【技术特征摘要】
1.一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：包括有探测器保护外壳，探测器保护外壳的上表面设置有杂散光抑制滤光片、上电开关、复位开关、射频天线、授时模块，探测器保护外壳内部设置有自主供电单元、激光响应指示灯、激光能量采集电路、探测器控制电路、射频通信模块，探测器保护外壳底部固定在安装底座上；所述复位开关、激光响应指示灯连接到激光能量采集电路上，授时模块、射频通信模块、自主供电单元电连接到探测器控制电路上，上电开关与自主供电单元电连接，激光能量采集电路与探测器控制电路双向连接，射频通信模块与射频天线通信连接；所述探测器控制电路可控制激光脉冲探测器工作于三种不同工作模式：待机工作模式、激光脉冲触发采集与计时工作模式、信息无线发送模式。2.根据权利要求1所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述探测器保护外壳的上表面贴有探测器保护与指示膜。3.根据权利要求1所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述上电开关与复位开关分别以螺纹孔方式固定到探测器保护外壳上表面，上电开关与复位开关的上表面均不高于探测器保护外壳上表面。4.根据权利要求1所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述杂散光抑制滤光片放置到探测器保护外壳上表面的凹形孔内，并采用螺纹圈和弹垫固定；所述杂散光抑制滤光片放置到探测器保护外壳上表面的中心位置，与激光能量采集电路的探测器中心位置保持一致。5.根据权利要求1所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述射频天线以通孔方式固定在探测器保护外壳上表面，内部采用螺帽固定，并保证射频天线的外壳不与探测器保护外壳金属接触。6.根据权利要求1所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述授时模块以尼龙螺丝固定到探测器保护外壳的上表面，同时授时模块中自带的陶瓷天线水平朝上。7.根据权利要求2所述的一种激光测高仪地面定位精度在轨检校的激光脉冲探测器，其特征在于：所述激光响应指...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恩超，李新，郑小兵，张运杰，潘琰，翟文超，张艳娜，周安萌，闫静，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34