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空间交会相位式激光测距技术

卢德海  
【摘要】:空间交会对接技术是发展空间技术的关键途径,激光雷达具有分辨率高,抗干扰性强的优点,因此在空间交会中得到广泛的应用。本课题以国防科技“十五”项目为背景,旨在研制用于空间交会最终逼近阶段(10~1000 )的相位式激光测距仪。 本文对空间交会用相位测距仪的测程和精度指标进行了深入的分析。首先根据本课题的测距条件建立了合作目标和漫反射目标的两种测距模型,并给出了两种模型下发射功率和接收功率的关系。然后再对影响精度的因素进行分析,其中重点分析了探测系统信噪比对精度的影响。最后给出了精度指标下,两种测距模型下发射功率和测程的关系表达式。 本文设计出空间交会相位测距的电路方案。空间交会过程中目标相对测距机高速运动以及因此带来的光强迅速变化,决定了传统的相位测距思路无法直接应用于空间交会。本课题采用了全新的检相方法,利用A/D高速采样大大提高了系统的数据速率,达到了对运动目标测量的实时性,采用内基准采样克服了外部光强迅速变化的问题。 本文针对以上测距思路设计出测距逻辑部分的硬软件系统。硬件系统是由低功耗单片MSP430F37为核心的逻辑控制系统。在IAR Embedded Workbench下完成了单片机的流程控制以及数据运算部分的软件编制,通过软件调试,并在最后和光路以及电路一起参加了系统调试,调试结果令人满意。 本论文为进一步研制空间交会用相位式激光测距仪提供了重要的参考价值。


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