2020年后的北斗三代规划：0.1纳秒级授时精度, ，定位精 ...

离子存储、冷却及在量子频标中的应用

王正博①③, 王时光①③, 张建伟②③, 王力军①②③*

① 清华大学物理系, 北京 100084;
② 精密仪器与机械学系, 北京 100084;
③ 中国计量科学研究院-清华大学精密测量联合实验室, 北京 100084

Ion storage, cooling and applications in quantum frequency standards
WANG ZhengBo1,3, WANG ShiGuang1,3, ZHANG JianWei2,3, WANG LiJun1,2,

1 Department of Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2 Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3 NIM-THU Joint Institute of Measurement Science, Tsinghua University, Beijing 100084, China

摘要
首先回顾了量子频标中离子存储和冷却的基本原理, 介绍了用分子动力学计算得到的十二极阱中离子的分布和加热速率的结果. 然后在此结果基础上, 计算了十二极阱射频加热效应和离子微运动对频标造成的影响. 相比传统的四极阱, 一方面十二极阱可以降低离子云的加热速率, 有利于利用Ramsey 脉冲进一步压窄离子谱线线宽; 另外, 十二极阱内势场中部平坦边缘陡峭, 可有效降低离子微运动带来的二级多普勒效应,有利于提高离子频标的准确度和稳定性. 该文还介绍了美国JPL 实验室高稳定性、高准确度、199Hg+离子钟的工作, 以及我们正在开展的基于多极阱中激光冷却的113Cd+离子的高稳定性量子频标的工作



http://phys.scichina.com:8083/sc ... bstract502817.shtml


离子存储、冷却及在量子频标中的应用

王正博①③, 王时光①③, 张建伟②③, 王力军①②③*

① 清华大学物理系, 北京 100084;
② 精密仪器与机械学系, 北京 100084;
③ 中国计量科学研究院-清华大学精密测量联合实验室, 北京 100084

Ion storage, cooling and applications in quantum frequency standards
WANG ZhengBo1,3, WANG ShiGuang1,3, ZHANG JianWei2,3, WANG LiJun1,2,

1 Department of Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2 Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
3 NIM-THU Joint Institute of Measurement Science, Tsinghua University, Beijing 100084, China

摘要
首先回顾了量子频标中离子存储和冷却的基本原理, 介绍了用分子动力学计算得到的十二极阱中离子的分布和加热速率的结果. 然后在此结果基础上, 计算了十二极阱射频加热效应和离子微运动对频标造成的影响. 相比传统的四极阱, 一方面十二极阱可以降低离子云的加热速率, 有利于利用Ramsey 脉冲进一步压窄离子谱线线宽; 另外, 十二极阱内势场中部平坦边缘陡峭, 可有效降低离子微运动带来的二级多普勒效应,有利于提高离子频标的准确度和稳定性. 该文还介绍了美国JPL 实验室高稳定性、高准确度、199Hg+离子钟的工作, 以及我们正在开展的基于多极阱中激光冷却的113Cd+离子的高稳定性量子频标的工作



http://phys.scichina.com:8083/sc ... bstract502817.shtml

厘米级
真的有必要吗？真的想看清楚稻叶上趴着的是益虫还是害虫？这样的精确地，打眼睛绝对不会击中鼻子的

定位精度10米、授时精度20纳秒服务
http://www.most.gov.cn/fggw/zcjd/201209/t20120918_96841.htm

====0.1纳秒，那就是5厘米级精度了

5厘米？
岂不是连深入到什么程度都知道了？

hswz 发表于 2012-10-29 01:23
问：我国导航与位置服务发展的基础如何？
答：我国北斗卫星导航系统按照“三步走”的思路稳步推进，已 ...
请问楼主，定位精度与授时精度呈线性比例关系吗？

可以研制精确制导子弹了，或者精确制导炮弹了。

GPS制导联合收割机可望实现

GPS制导联合收割机可望实现，无人的

要是真是这个精度，制导炮弹还真能打进敌方的炮筒子！以后开发个真正的自动泊车（机）程序，让北斗指挥载具妥妥的进库

太神了！！

zerg001 发表于 2012-10-29 11:26
要是真是这个精度，制导炮弹还真能打进敌方的炮筒子！以后开发个真正的自动泊车（机）程序，让北斗指 ...
自动泊车不大可能用卫星定位
否则一个大气扰动，你的车就开沟里去了

在以后的全球组网星就该赶快应用啊！

zerg001 发表于 2012-10-29 11:26
要是真是这个精度，制导炮弹还真能打进敌方的炮筒子！static/image/smiley/tiger/23.gif以后开发个真正的自动泊车（机）程序，让北斗指挥载具妥妥的进库
真到了厘米级，自动泊车绝对大有市场来自: Android客户端

GNU 发表于 2012-10-29 10:00
请问楼主，定位精度与授时精度呈线性比例关系吗？
基本上如此，卫星导航系统基本上都是采用测时测距体制，高精度的位置测量实际上对应着精确时间的测量，1us 的时间测量误差即可导致300m 的测距误差。如果没有高精度的时频技术作支撑，卫星导航系统就不可能实现高精度的导航和定位

大小企鹅 发表于 2012-10-29 00:43
厘米级
真的有必要吗？真的想看清楚稻叶上趴着的是益虫还是害虫？这样的精确地，打眼睛绝对 ...
定位精度，又不是光学望远镜精度，和遥感没关系阿。。。。

aruaawai 发表于 2012-10-29 14:01
定位精度，又不是光学望远镜精度，和遥感没关系阿。。。。
明白人啊

真正到了厘米级，大气扰动什么的完全可以通过软件修正。自动泊车的时候汽车移动速度可以计算出来的，跟角速度传感器、线速度传感器、陀螺仪计算的偏移量跟GPS数据一比对就可以排除信号扰动了。就跟现在GPS软件的锁路功能一样，高于一定速度的时候默认你在马路中间行驶，精度可以低于10米。

好消息啊。。。。

作者亮了
不是反基因副教授么?
吓我一跳
不过,厘米级还真是个好消息

saeylet 发表于 2012-10-29 17:52
作者亮了
不是反基因副教授么?
吓我一跳
wanglijun 敏感词

hswz 发表于 2012-10-29 12:55
基本上如此，卫星导航系统基本上都是采用测时测距体制，高精度的位置测量实际上对应着精确时间的测量，1u ...
简单的说，就是终端同时接收几颗星发送的时间值，通过各星的时间差来计算到各卫星的距离，从而实现定位。。就像根据闪电和雷声的间隔来计算雷电的距离。。

首先卫星的入轨精度得达到厘米级吧，小白如是说。

KC有这么红?

董莹岩 发表于 2012-10-29 19:07
首先卫星的入轨精度得达到厘米级吧，小白如是说。
这个难度到不大，现在卫星的测距精度已经达到毫米级了
http://wenku.baidu.com/view/c28b511dff00bed5b9f31d52.html

mysunsky 发表于 2012-10-29 11:20
GPS制导联合收割机可望实现
现在就有，约翰迪尓。

大小企鹅 发表于 2012-10-29 00:43
厘米级
真的有必要吗？真的想看清楚稻叶上趴着的是益虫还是害虫？这样的精确地，打眼睛绝对 ...
瞎说，那些中国的精蝇都是斜眼，说打眼睛肯定会打偏到鼻子上的。

llcjdby 发表于 2012-10-29 12:45
真到了厘米级，自动泊车绝对大有市场
自动泊车还得看前后有没有车子和障碍吧，不见得别人有定位

hswz 发表于 2012-10-29 01:23
问：我国导航与位置服务发展的基础如何？
答：我国北斗卫星导航系统按照“三步走”的思路稳步推进，已 ...
请教一下，知道啥是定位精度，啥是测速精度，啥是授时精度吗？知道这几个参数之间的函数关系吗？

知道的话，请给出您所谓的线性函数来。

hswz 发表于 2012-10-29 20:14
这个难度到不大，现在卫星的测距精度已经达到毫米级了
http://wenku.baidu.com/view/c28b511dff00bed5b9 ...
这个论文里，出现的是毫秒，还是毫米？

测距精度7～12mm,并在国际上首先实现了同步轨道卫星千赫兹重复频率激光测距.与低重复频率激光测距相比,激光测距有效回波数和标准点数据密度有数量级增加,测距精度也有了一定的提高.
【作者单位】： 中国科学院上海天文台;中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室;
【关键词】： 卫星激光测距 千赫兹激光器 控制系统 同步轨道卫星 白天测距
【基金】：国家自然科学基金(10973029) 上海市空间导航与定位技术重点实验室项目(06DZ22101) 中捷国际科技合作项目(2009DFA01930)资助
【分类号】：V556
【正文快照】：
卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)作为一种高精度空间测量技术,已在空间大地测量和卫星精密定轨中得到广泛的应用.长期以来,国际激光测距网中大多数观测站,采用了低重复频率(≤10Hz)的测距方式.由于重复频率低,测距数据量少,限制了测距资料标准点精度和快速捕获目
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB201115004.htm

厘米级.....

卫星激光测距系统和技术的建立与发展--张忠萍、陈婉珍




2012-07-21 | 编辑： | 【大 中 小】【打印】【关闭】














卫星激光测距（Satellite Laser Ranging, SLR）是卫星轨道单点测定精度最高的一种技术，是天文地球动力学一项重要观测手段，与VLBI、GPS技术共同组成空间大地测量新技术。中科院上海天文台从事SLR技术研究近40年，是我国卫星激光测距技术的开创单位，成功研制出我国第一、二、三代SLR系统，并带领中国激光测距网迈向国际先进行列。

上世纪七十年代初，杨福民先生在万籁先生带领下提出了月球和人卫激光测距的研究课题。限于当时设备条件，仅开展了人卫激光测距研究。1972—1975年上海天文台与中科院上海光机所合作，建成第一代红宝石激光测距系统，可测量3000公里以内的近地卫星，测距精度1~2米，是我国第一台完整的并投入应用的卫星激光测距系统。这些成果分别获得中科院和上海市重大科学成果奖、全国科学大会成果奖。

1977—1983年上海天文台与中科院多个单位合作，采用了YAG调Q激光器，建成我国第二代人卫激光测距系统，可测量八千多公里的LAGEOS卫星，测距精度15厘米。第二代测距系统参加了国际地球自转联测，获得与国外台站几乎相等的权重，得到国际分析中心高度评价。此工作获得1985年上海市科技进步一等奖。

1985年上海天文台采用了上海光机所研制的YAG锁模激光器，并研制了微机控制系统，建立了我国第三代人卫激光测距系统，实现了卫星自动跟踪，测距精度5－6厘米。该系统实现了对ETALON卫星测距，使得测程扩展到二万公里，在ETALON国际联测中，观测数量进入全球前五名，受到美国宇航局等同行的赞赏和祝贺。

上海天文台从1988年开始白天卫星激光测距技术研究。1992年第一次成功实现对8000km的LAGEOS白天激光测距试验。经过多年对测距系统的改进，采用多种新技术，取得了大量的白天观测数据，建立了我国首套白天卫星激光测距系统，也是当时国内唯一具有白天测距能力的台站。1997年11月，通过了王大珩先生为首的鉴定委员会的鉴定。鉴定意见认为“上海天文台白天卫星测距系统是一套集激光、精密光学机械、微光探测、计算机控制、卫星轨道精密计算、天文数据处理等技术和方法的综合系统。特别是采用了多种滤波技术，成功地从白天的强烈背景噪声中检测出单光子回波信号”。“这项成果使我国卫星激光测距技术上了一个新的台阶。国内属首次实现、并达到国际先进水平”。此项成果获1998年上海市科技进步一等奖，1999年国家科技进步三等奖。

2001年上海天文台与捷克技术大学合作，采用皮秒计时器等技术，对几颗反射器分布较好卫星的单次测距精度达到7-8毫米，测距水平进入国际前列。

2003年，上海天文台开展了多波长激光测距技术研究。利用Raman散射技术，获得了683／532／436nm三种波长激光，并对上海天文台原有的激光测距系统进行了相应改造，更换了全部Coude反光镜，建立了可同时接收双波长（683／532nm）的接收系统以及数据采集处理系统，实现了对多颗卫星的双波长测距，获得了一批测量数据，得到了大气改正值，并与大气修正模型进行了比较。该项工作在当时国际上仅少数国家开展过。

为紧随国际卫星激光测距发展趋势，2006年上海天文台在国内率先开展了高重复率激光测距的关键技术研究。在国家自然科学基金支持下，研制了千赫兹重复率距离门控电路、开发高实时性测距控制软件和大数据量快速数据预处理软件，通过引进高精度事件计时器，利用重复频率1kHz、能量3mJ、脉宽50ns的半导体泵浦激光器，以上海天文台60cm测距望远镜为平台，于2008年4月26日首次获得了Ajisai卫星的高重复率激光回波信号，为进一步开展高重复率激光测距系统的建立打下了基础。

2008-2010年，在国家重大科技基础设施建设项目(陆态网络工程)项目支持下和已有关键技术研究基础上，开展了高重复率激光测距系统建立的工作，通过引进美国PI公司研制的千赫兹重复率皮秒脉宽激光器及测距控制系统进一步改进等，于2009年10月实现了高重复率激光测距常规观测，测距数据量相比低重复率提高了1-2数量级，系统标靶测量精度名列国际前列。2010年8月在国际上采用千赫兹重复率激光器首次实现了36000公里的同步轨道卫星测量。在已有白天激光测距基础上，实现了千赫兹重复率激光测距，系统测距能力达到国际先进水平。

近些年，上海天文台在卫星激光测距技术研究的基础上，已在多项延伸领域得到重大发展和应用。

空间非合作目标激光测距： 2005-2008年上海天文台在国家重大专项和中科院创新实验室的支持下，与中电11所合作，开展了空间非合作目标激光测距关键技术研究。采用了高功率大能量激光器，改造了发射望远镜和折轴发射系统，光子探测及测距控制系统，建立了一套空间非合作目标激光测距试验系统。2008年7月在国内首次实现了美国火箭残骸和前苏联火箭残骸等多颗目标的激光测距，测量距离达900多公里，测距精度60-80cm，相比地基雷达和光电技术，测量精度提高了1-2个数量级，成为当时国际上三个具备空间碎片目标激光测距能力的台站之一，填补了国内高精度空间碎片激光测距技术的空白。该测量试验的成功开展，为我国空间目标监视与预警等提供一种高精度测量技术，拓展了我国激光测距技术发展领域。2009-2011年，在中科院重大装备项目支持下，对所建立的距试验系统性能进行了改进，实现了最远距离1800公里目标的测量，测量成功率达50%以上，空间碎片激光测距能力达到国际先进水平。我国“十二五”已启动的大口径光电望远镜装备系统中采用了该成果，开展空间目标激光测量，用于空间目标的精密定位、轨道复核、其它测量技术的外部标校等，为高精度监测网建设打下了很好的基础。

激光时间比对技术：上海天文台利用激光测距技术，开展了激光时间比对技术研究。1982年在国内首次开展了地面激光时间比对实验，测定了徐家汇和佘山两地铷原子钟的钟差，两分钟内测定钟差的精度为1.3ns，达到国际水平。2003年在实验室内搭建了激光时间比对地面模拟试验系统。试验结果表明，100s时间内得到的平均钟差的精度达到24.1ps，测得两台钟的相对频率稳定度达到/200s，相对频率差为。

2004年起上海天文台与航天五院合作，开始研制导航卫星的星载激光时差测量仪，用于开展导航卫星星地激光时间比对。上海天文台承担了激光时差测量仪的总体设计、研制及测试工作。与捷克技术大学合作，研制星载单光子探测器，并结合高精度时间测量单元，使该时差测量仪达到精度高、重量轻、功耗低的效果。2007年4月15日，上海天文台研制的首套星载激光时差测量仪搭载北斗导航卫星发射升空，其中单光子探测器是国际上首次应用于航天工程。2007年12月在国际上首次成功开展了对导航卫星的高精度星地激光时间比对测量试验，星地钟差测量精度好于300皮秒，星载铷原子钟相对地面氢钟的频率差的精度为3×10-14（2000秒）。该试验采用激光手段实现了对星载原子钟性能的评估，在欧洲航天局引起了很大反响，欧空局和国际空间站原子钟试验(ACES)也计划开展激光比对技术研究，以评估星载原子钟性能。在此基础上，后续三套星载激光时差测量仪分别搭载北斗导航IGSO和MEO卫星发射。利用地面1米口径激光测距系统，成功开展了对导航卫星的星地激光时间比对测量，测量结果达到设计技术要求。在此影响下，德国、捷克等科学家建议在Galileo卫星上安装激光比对设备，并进行了预研。

北斗导航卫星高精度激光测距系统：2006-2011年上海天文台为北斗卫星导航系统研制了1米口径卫星激光测距系统，用于导航卫星激光测距，实现导航卫星的轨道复核、星地时间同步、无线电测量设备外部标校等。2009年4月该测距系统开始对导航卫星进行激光测距，至今已获得大量激光数据，测距精度好于3厘米，在导航卫星的精密定轨、星地时间同步等方面发挥了重要作用。该测距系统在国际上首次实现了同步轨道卫星的白天激光测距，作用距离最远达41000公里，是一套测量能力极强的系统，达到国际领先水平。

卫星激光反射器：上海天文台从1999 年开始研制卫星激光反射器，2002 年在国内首次将激光反射器成功应用到神舟四号轨道舱，开展神舟四号飞船激光测距，实现高精度测轨，单次测距精度达到1－1.5厘米，并实现了对地影中的轨道舱进行“盲测”，取得了大量数据，使轨道舱测轨精度有数量级提高，受到卫星测控专家的高度重视。获得2004年军队科技进步二等奖。2003年完成了北斗03星激光反射器的研制，并实现对其测距，测程达37000公里。2004 年起，上海天文台承担了北斗卫星导航系统的全部卫星激光反射器设计和研制任务。2007 年4 月发射的北斗导航试验卫星MEO，于2008 年11 月参加国际联测。通过与国外其它导航卫星激光联测的回波信号对比，MEO试验星返回的信号显著强于其它卫星，表明上海天文台研制的激光反射器性能达到国际领先水平。由于该卫星激光反射器具有重量轻、回波信号较强和测量精度高等特点，已被国际激光测距组织确认为目前最佳设计，其独到设计、加工已引起美国宇航局、欧洲航天局、俄罗斯航天局同行的关注。上海天文台为北斗导航卫星研制的激光反射器获得2011年上海市科技进步三等奖。

至今，上海天文台激光反射器已形成两类产品：一类适用于中高轨卫星，轨道高度20000-36000公里；第二类适用于300-1500 公里的低轨卫星。多套产品已出口到韩国，产品性能得到国际认可。

在天宫一号和神舟八号航天器完成交会对接任务中，上海天文台为天宫一号航天器研制了激光雷达近场/远场合作目标，用于配合激光雷达完成对目标的搜索、捕获、跟踪测量，实时获取目标相对距离和角度等测量参数，在我国首次空间交会对接技术中起到关键作用。天宫一号合作目标是继神舟四号、实践七号、试验一号卫星、北斗导航卫星激光反射器任务之后，上海天文台研制的激光合作目标类产品在航天领域的又一重大成绩。

中国激光测距网：上海天文台作为中国卫星激光测距网的负责单位，负责观测的组织协调，统一观测规范，合作进行技术改造，进行新新技术、新器件的试验应用，取得经验后推广到其它站，有效提高了全网水平。上海天文台在2001-2002年先后为西安激光站和长春激光站改造伺服控制系统及其测距控制软件，使上述两台站的激光测量能力有了很大提升。2009-2010年负责改造了中国测绘科学研究院北京房山激光站的测距控制、全套测距软件等，为该站顺利通过陆态网络工程中心国家级验收起到重要作用。同年又为西安激光站进行了系统级的改造，除望远镜转台外，更新了全部设备，包括激光器、计时器、伺服跟踪系统等，完成了千赫兹重复激光测距和流动站到固置站的改造，最远测量距离达2万多公里，超额完成了改造技术要求，获得了陆态网络工程中心的好评。

在上海天文台的组织协调下，中国卫星激光测距网的台站测量能力取得了很大进步，其中长春激光站天气好、系统维护好，2011年国际激光测距季报统计中，该站观测数量在全球50多个台站名列前三名。上海和长春两站的地心坐标的精度已达到3－4毫米, 成为国际主要基准站。在中国激光测距网的协助下，国家天文台为阿根廷研制了一台60cm口径激光测距仪，参加了中国卫星激光测距网的联合观测，使中国激光网地域覆盖大大改善，有利于我国激光卫星的精密定轨。该站观测圈数多次在全球激光测距数据季报统计中名列前五名。

上海天文台组织国内激光测距网各台站，对国内多颗卫星开展了激光联测工作，并与国际激光测距网执行局协调，完成了海洋二号卫星、北斗导航卫星的国际激光联测申请工作，实现了这些卫星国际激光联测，建立起与国际激光服务组织的交流机制，为后续国际联测建立桥梁，对扩大我国激光卫星的国际影响力有重要意义


http://www.shao.cas.cn/tq/zgxy/201207/t20120726_3621846.html

godmist 发表于 2012-10-29 22:12
这个论文里，出现的是毫秒，还是毫米？

卫星激光测距系统和技术的建立与发展--张忠萍、陈婉珍




2012-07-21 | 编辑： | 【大 中 小】【打印】【关闭】














卫星激光测距（Satellite Laser Ranging, SLR）是卫星轨道单点测定精度最高的一种技术，是天文地球动力学一项重要观测手段，与VLBI、GPS技术共同组成空间大地测量新技术。中科院上海天文台从事SLR技术研究近40年，是我国卫星激光测距技术的开创单位，成功研制出我国第一、二、三代SLR系统，并带领中国激光测距网迈向国际先进行列。

上世纪七十年代初，杨福民先生在万籁先生带领下提出了月球和人卫激光测距的研究课题。限于当时设备条件，仅开展了人卫激光测距研究。1972—1975年上海天文台与中科院上海光机所合作，建成第一代红宝石激光测距系统，可测量3000公里以内的近地卫星，测距精度1~2米，是我国第一台完整的并投入应用的卫星激光测距系统。这些成果分别获得中科院和上海市重大科学成果奖、全国科学大会成果奖。

1977—1983年上海天文台与中科院多个单位合作，采用了YAG调Q激光器，建成我国第二代人卫激光测距系统，可测量八千多公里的LAGEOS卫星，测距精度15厘米。第二代测距系统参加了国际地球自转联测，获得与国外台站几乎相等的权重，得到国际分析中心高度评价。此工作获得1985年上海市科技进步一等奖。

1985年上海天文台采用了上海光机所研制的YAG锁模激光器，并研制了微机控制系统，建立了我国第三代人卫激光测距系统，实现了卫星自动跟踪，测距精度5－6厘米。该系统实现了对ETALON卫星测距，使得测程扩展到二万公里，在ETALON国际联测中，观测数量进入全球前五名，受到美国宇航局等同行的赞赏和祝贺。

上海天文台从1988年开始白天卫星激光测距技术研究。1992年第一次成功实现对8000km的LAGEOS白天激光测距试验。经过多年对测距系统的改进，采用多种新技术，取得了大量的白天观测数据，建立了我国首套白天卫星激光测距系统，也是当时国内唯一具有白天测距能力的台站。1997年11月，通过了王大珩先生为首的鉴定委员会的鉴定。鉴定意见认为“上海天文台白天卫星测距系统是一套集激光、精密光学机械、微光探测、计算机控制、卫星轨道精密计算、天文数据处理等技术和方法的综合系统。特别是采用了多种滤波技术，成功地从白天的强烈背景噪声中检测出单光子回波信号”。“这项成果使我国卫星激光测距技术上了一个新的台阶。国内属首次实现、并达到国际先进水平”。此项成果获1998年上海市科技进步一等奖，1999年国家科技进步三等奖。

2001年上海天文台与捷克技术大学合作，采用皮秒计时器等技术，对几颗反射器分布较好卫星的单次测距精度达到7-8毫米，测距水平进入国际前列。

2003年，上海天文台开展了多波长激光测距技术研究。利用Raman散射技术，获得了683／532／436nm三种波长激光，并对上海天文台原有的激光测距系统进行了相应改造，更换了全部Coude反光镜，建立了可同时接收双波长（683／532nm）的接收系统以及数据采集处理系统，实现了对多颗卫星的双波长测距，获得了一批测量数据，得到了大气改正值，并与大气修正模型进行了比较。该项工作在当时国际上仅少数国家开展过。

为紧随国际卫星激光测距发展趋势，2006年上海天文台在国内率先开展了高重复率激光测距的关键技术研究。在国家自然科学基金支持下，研制了千赫兹重复率距离门控电路、开发高实时性测距控制软件和大数据量快速数据预处理软件，通过引进高精度事件计时器，利用重复频率1kHz、能量3mJ、脉宽50ns的半导体泵浦激光器，以上海天文台60cm测距望远镜为平台，于2008年4月26日首次获得了Ajisai卫星的高重复率激光回波信号，为进一步开展高重复率激光测距系统的建立打下了基础。

2008-2010年，在国家重大科技基础设施建设项目(陆态网络工程)项目支持下和已有关键技术研究基础上，开展了高重复率激光测距系统建立的工作，通过引进美国PI公司研制的千赫兹重复率皮秒脉宽激光器及测距控制系统进一步改进等，于2009年10月实现了高重复率激光测距常规观测，测距数据量相比低重复率提高了1-2数量级，系统标靶测量精度名列国际前列。2010年8月在国际上采用千赫兹重复率激光器首次实现了36000公里的同步轨道卫星测量。在已有白天激光测距基础上，实现了千赫兹重复率激光测距，系统测距能力达到国际先进水平。

近些年，上海天文台在卫星激光测距技术研究的基础上，已在多项延伸领域得到重大发展和应用。

空间非合作目标激光测距： 2005-2008年上海天文台在国家重大专项和中科院创新实验室的支持下，与中电11所合作，开展了空间非合作目标激光测距关键技术研究。采用了高功率大能量激光器，改造了发射望远镜和折轴发射系统，光子探测及测距控制系统，建立了一套空间非合作目标激光测距试验系统。2008年7月在国内首次实现了美国火箭残骸和前苏联火箭残骸等多颗目标的激光测距，测量距离达900多公里，测距精度60-80cm，相比地基雷达和光电技术，测量精度提高了1-2个数量级，成为当时国际上三个具备空间碎片目标激光测距能力的台站之一，填补了国内高精度空间碎片激光测距技术的空白。该测量试验的成功开展，为我国空间目标监视与预警等提供一种高精度测量技术，拓展了我国激光测距技术发展领域。2009-2011年，在中科院重大装备项目支持下，对所建立的距试验系统性能进行了改进，实现了最远距离1800公里目标的测量，测量成功率达50%以上，空间碎片激光测距能力达到国际先进水平。我国“十二五”已启动的大口径光电望远镜装备系统中采用了该成果，开展空间目标激光测量，用于空间目标的精密定位、轨道复核、其它测量技术的外部标校等，为高精度监测网建设打下了很好的基础。

激光时间比对技术：上海天文台利用激光测距技术，开展了激光时间比对技术研究。1982年在国内首次开展了地面激光时间比对实验，测定了徐家汇和佘山两地铷原子钟的钟差，两分钟内测定钟差的精度为1.3ns，达到国际水平。2003年在实验室内搭建了激光时间比对地面模拟试验系统。试验结果表明，100s时间内得到的平均钟差的精度达到24.1ps，测得两台钟的相对频率稳定度达到/200s，相对频率差为。

2004年起上海天文台与航天五院合作，开始研制导航卫星的星载激光时差测量仪，用于开展导航卫星星地激光时间比对。上海天文台承担了激光时差测量仪的总体设计、研制及测试工作。与捷克技术大学合作，研制星载单光子探测器，并结合高精度时间测量单元，使该时差测量仪达到精度高、重量轻、功耗低的效果。2007年4月15日，上海天文台研制的首套星载激光时差测量仪搭载北斗导航卫星发射升空，其中单光子探测器是国际上首次应用于航天工程。2007年12月在国际上首次成功开展了对导航卫星的高精度星地激光时间比对测量试验，星地钟差测量精度好于300皮秒，星载铷原子钟相对地面氢钟的频率差的精度为3×10-14（2000秒）。该试验采用激光手段实现了对星载原子钟性能的评估，在欧洲航天局引起了很大反响，欧空局和国际空间站原子钟试验(ACES)也计划开展激光比对技术研究，以评估星载原子钟性能。在此基础上，后续三套星载激光时差测量仪分别搭载北斗导航IGSO和MEO卫星发射。利用地面1米口径激光测距系统，成功开展了对导航卫星的星地激光时间比对测量，测量结果达到设计技术要求。在此影响下，德国、捷克等科学家建议在Galileo卫星上安装激光比对设备，并进行了预研。

北斗导航卫星高精度激光测距系统：2006-2011年上海天文台为北斗卫星导航系统研制了1米口径卫星激光测距系统，用于导航卫星激光测距，实现导航卫星的轨道复核、星地时间同步、无线电测量设备外部标校等。2009年4月该测距系统开始对导航卫星进行激光测距，至今已获得大量激光数据，测距精度好于3厘米，在导航卫星的精密定轨、星地时间同步等方面发挥了重要作用。该测距系统在国际上首次实现了同步轨道卫星的白天激光测距，作用距离最远达41000公里，是一套测量能力极强的系统，达到国际领先水平。

卫星激光反射器：上海天文台从1999 年开始研制卫星激光反射器，2002 年在国内首次将激光反射器成功应用到神舟四号轨道舱，开展神舟四号飞船激光测距，实现高精度测轨，单次测距精度达到1－1.5厘米，并实现了对地影中的轨道舱进行“盲测”，取得了大量数据，使轨道舱测轨精度有数量级提高，受到卫星测控专家的高度重视。获得2004年军队科技进步二等奖。2003年完成了北斗03星激光反射器的研制，并实现对其测距，测程达37000公里。2004 年起，上海天文台承担了北斗卫星导航系统的全部卫星激光反射器设计和研制任务。2007 年4 月发射的北斗导航试验卫星MEO，于2008 年11 月参加国际联测。通过与国外其它导航卫星激光联测的回波信号对比，MEO试验星返回的信号显著强于其它卫星，表明上海天文台研制的激光反射器性能达到国际领先水平。由于该卫星激光反射器具有重量轻、回波信号较强和测量精度高等特点，已被国际激光测距组织确认为目前最佳设计，其独到设计、加工已引起美国宇航局、欧洲航天局、俄罗斯航天局同行的关注。上海天文台为北斗导航卫星研制的激光反射器获得2011年上海市科技进步三等奖。

至今，上海天文台激光反射器已形成两类产品：一类适用于中高轨卫星，轨道高度20000-36000公里；第二类适用于300-1500 公里的低轨卫星。多套产品已出口到韩国，产品性能得到国际认可。

在天宫一号和神舟八号航天器完成交会对接任务中，上海天文台为天宫一号航天器研制了激光雷达近场/远场合作目标，用于配合激光雷达完成对目标的搜索、捕获、跟踪测量，实时获取目标相对距离和角度等测量参数，在我国首次空间交会对接技术中起到关键作用。天宫一号合作目标是继神舟四号、实践七号、试验一号卫星、北斗导航卫星激光反射器任务之后，上海天文台研制的激光合作目标类产品在航天领域的又一重大成绩。

中国激光测距网：上海天文台作为中国卫星激光测距网的负责单位，负责观测的组织协调，统一观测规范，合作进行技术改造，进行新新技术、新器件的试验应用，取得经验后推广到其它站，有效提高了全网水平。上海天文台在2001-2002年先后为西安激光站和长春激光站改造伺服控制系统及其测距控制软件，使上述两台站的激光测量能力有了很大提升。2009-2010年负责改造了中国测绘科学研究院北京房山激光站的测距控制、全套测距软件等，为该站顺利通过陆态网络工程中心国家级验收起到重要作用。同年又为西安激光站进行了系统级的改造，除望远镜转台外，更新了全部设备，包括激光器、计时器、伺服跟踪系统等，完成了千赫兹重复激光测距和流动站到固置站的改造，最远测量距离达2万多公里，超额完成了改造技术要求，获得了陆态网络工程中心的好评。

在上海天文台的组织协调下，中国卫星激光测距网的台站测量能力取得了很大进步，其中长春激光站天气好、系统维护好，2011年国际激光测距季报统计中，该站观测数量在全球50多个台站名列前三名。上海和长春两站的地心坐标的精度已达到3－4毫米, 成为国际主要基准站。在中国激光测距网的协助下，国家天文台为阿根廷研制了一台60cm口径激光测距仪，参加了中国卫星激光测距网的联合观测，使中国激光网地域覆盖大大改善，有利于我国激光卫星的精密定轨。该站观测圈数多次在全球激光测距数据季报统计中名列前五名。

上海天文台组织国内激光测距网各台站，对国内多颗卫星开展了激光联测工作，并与国际激光测距网执行局协调，完成了海洋二号卫星、北斗导航卫星的国际激光联测申请工作，实现了这些卫星国际激光联测，建立起与国际激光服务组织的交流机制，为后续国际联测建立桥梁，对扩大我国激光卫星的国际影响力有重要意义


http://www.shao.cas.cn/tq/zgxy/201207/t20120726_3621846.html

这是对地？ 搞清楚这是测天上的卫星，还是对地面物体进行测。ok?

hswz 发表于 2012-10-29 22:35
卫星激光测距系统和技术的建立与发展--张忠萍、陈婉珍

这是对地？ 搞清楚这是测天上的卫星，还是对地面物体进行测。ok?

godmist 发表于 2012-10-29 22:49
这是对地？ 搞清楚这是测天上的卫星，还是对地面物体进行测。ok?
测地面物体一般叫定位精度吧，不叫测距精度吧

以后导弹可以打进窗户里了

成果越来越多啊。。。。

卫星定位和测距是一回事？

zerg001 发表于 2012-10-29 11:26
要是真是这个精度，制导炮弹还真能打进敌方的炮筒子！以后开发个真正的自动泊车（机）程序，让北斗指 ...
老大，地下车库你的北斗信号从哪里来？难道还能穿越土层和混凝土？

北斗最大的问题是实时监控问题，控制中心可以实时监控在使用北斗系统的每台车，这也太没隐私了。这东西用在军用和公共交通工具上还行，要是用在私家车上，算了吧，我可不想让党中央国务院时时刻刻监视我在干什么、去哪里。

GPS相反就相当于广播电台的发射台，它不管你干什么去哪里，是只发送信号，你有台收音机能接收信号就可以上路，相对还有些个人隐私。

而且北斗为导航收费大开了方便之门，你要导航，要先发送个请求，只要接收端拒绝给你导航，你也没招。GPS就是个公开的广播而已，你有收音机就能听节目，没人找你要钱。

所以说，北斗终归还是个政府军队专用的工具，老百姓我看还是敬而远之吧。

flyer 发表于 2012-10-30 09:17
老大，地下车库你的北斗信号从哪里来？难道还能穿越土层和混凝土？

北斗最大的问题是实时监控问题，控 ...

别自作多情了
北斗系统的有源信道数量很少，想用要交大笔钱的。如果你自己钱太多，想要买源北斗终端，那是你自己的事情，别怪什么党中央监控。
无源终端，那和GPS有什么区别？