真空环境下激光测距仪收发光轴测试方法研究

杜国军，欧宗耀，张晨阳，王春辉，李 旭，李重阳

(北京空间机电研究所, 北京100194)

引 言

资源卫星由三线阵立体测绘相机、多光谱相机和激光测距仪组成。激光测距仪为资源卫星提供高程信息，测距精度可达到1m，满足1∶50000比例尺测图、1∶25000以及更大比例尺地理信息更新的需求[1]。

激光测距仪利用测量激光束往返时间原理测距[2]：发射机向测试目标发射脉冲信号，接收机捕获反射的回波信号，根据激光脉冲飞行时间计算被测目标距离。

激光测距仪在轨运行时的环境与地面装调时的环境有很大差异[3]，尤其是温度和气压差异对测距仪稳定性[4]的影响特别大。为了验证不同工况下测距仪的性能，需要进行地面真空热实验评估测距仪的性能。

1 研究背景

资源卫星激光测距仪采用单波束发射、接收对应布局体制，其中发射机和接收机均采取主备份设计，主备份双通道通过分视场实现，主份和备份沿垂轨方向对称分布，夹角0.23°。激光发射机由激光器和扩束器组成，激光器发射2Hz,1064nm,170mJ的激光脉冲信号，扩束器扩束倍率2倍，发射机产生一个发散角100μrad的脉冲激光束，对应50.6km的地面光斑尺寸。接收机光学系统焦距1000mm，接收视场角550μrad，光学型式应用卡塞格林和中继光学组合系统，在中继光学的平行光路中放置1064nm±0.5nm的滤光片消除背景杂光影响。接收机视场光阑直径0.55mm，通过中继光学成像在直径0.8mm的雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)上。系统如图1所示。

Fig.1 Laser altimeter of ZY-satellite

激光测距仪为了减小噪声、提高探测效率，激光发射机发散角和接收机视场角都很小。……