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新型流动卫星激光测距系统TROS1000
发布时间:2017-09-06发布人:浏览人数:

新型流动卫星激光测距系统TROS1000

一、成果概况

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging ,简称SLR)是空间大地测量领域的主要技术之一,其原理是利用测量激光脉冲往返地面和卫星的飞行时间获取精确距离,SLR在卫星精密定轨、地壳运动监测、参考框架确定和维持等领域有重大作用。

在国家重大科学工程“中国大陆构造环境监测网络”的支持下,中国地震局地震研究所自主研制完成了第四代卫星激光测距控制系统,建设完成了目前世界上口径最大的新型流动式卫星激光测距系统TROS1000,该系统具有口径大、测程远、技术集成度高、流动便捷的特点。TROS1000在2011年测试验收后,先后在武汉九峰地震台、湖北咸宁、山东荣成地震台等地实现了运行观测。未来TROS1000将充分发挥其流动便捷的优势,赴新疆、青海、内蒙古等西部地区进行流动观测,可大大改善我国中西部地区SLR观测空白的问题。

流动卫星激光测距系统TROS1000的研发成果,已推广应用于北斗导航系统三亚和喀什SLR站的建设,分别建设完成的2套1m口径的SLR系统,测程达到36000km,可满足北斗系统中地球同步或倾斜同步轨道卫星测距需要,并成功实现白天和夜间观测。几年来的运行表明,系统能够克服三亚热带潮湿、喀什高寒风沙等严酷条件的限制,运行稳定、数据产出量高、质量可靠,为国防和经济建设发挥了重大作用。

二、主要创新点

1.自主研发了第四代卫星激光测距控制系统。利用先进材料、工艺和电子技术,解决繁杂的连接问题,减小体积,提高可靠性、稳定性、控制性能和自动化程度,提高发射频率、转台精度、距离门控制精度等关键性技术指标,实现了控制系统的自动化、小型化、集成化、智能化。

2.设计了紧凑的光学系统,车载接收望远镜口径达到1m,是目前世界上口径最大的流动卫星激光测距系统,大大提高了目标搜索效率和弱信号接收能力,测距能力达到3.7万公里,可以满足同步卫星和北斗导航卫星的定轨需要,并为未来合作目标观测、激光测月等留下了发展空间。

3.将集成化的控制系统置于望远镜上,摒弃传统安装于控制室的方式,解决了流动车空间小的问题。集成化系统和计算机通过无线通讯,使望远镜转台的旋转不受限制,更加自由。

4.系统采用标准半挂车底盘,通过改装连接和减震系统,实现车辆、观测设备的有机结合。系统在总重量达到15吨的情况下实现了便捷流动、快速设站、观测稳定的特点。

三、应用效益及前景

1.获取了30多颗卫星观测资料,为多种类型的卫星精密定轨发挥了作用。

流动SLR观测系统从2011年经过系统测试,进入试运行以来,先后在武汉九峰地震台、咸宁经济技术开发区、山东荣成实现了运行观测,能够对地球动力学卫星、导航卫星、遥感卫星、海洋测高卫星等所有卫星进行成功观测。已观测近地星、Lageos、北斗、Glonass、伽利略等,总观测数量大于1200圈,其中单日最大观测圈数达到了34圈。

2.北斗导航系统的技术应用

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。通过与总参某部合作,中国地震局地震研究所将TROS1000的技术,推广应用于北斗导航系统三亚和喀什SLR站的建设,分别建设完成的2套1m口径的SLR系统。由于观测目标包括36000km的地球同步或倾斜同步轨道卫星,实现白天观测,且要满足三亚热带潮湿、喀什高寒风沙的品质要求,这在国际上也没有先例。但科技人员克服重重困难,于2011年顺利通过了专家组的测试和验收,目前2套系统运行稳定,观测数据丰富、可靠,为国防和经济建设发挥着重大作用。

3.自主研发的卫星激光测距控制系统已应用于国内所有卫星激光测距站和国际合作中的卫星激光测距站。

4.中国地震局地震研究所在SLR的控制系统、软件系统等技术领域一直处于国内领先的水平,本项目前期研究的相关技术成果,曾在中科院测量与地球物理研究所、中国测绘科学研究院、国家天文台、云南天文台,以及阿根廷圣胡安观测站的卫星激光测距系统上推广,收到用户方的一致好评。

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TROS1000流动激光卫星测距系统

第四代激光卫星测距控制系统

TROS1000载车及光学系统示意图

TROS-1000在咸宁

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TROS1000在山东荣成地震台地址观测