[发明专利]星载激光测高仪有源光斑能量探测器检测标定平台及方法

说明书

本发明公开了一种星载激光测高仪有源光斑能量探测器检测标定平台及方法，用于等效模拟不同出射激光能量、不同大气条件下的卫星激光测高仪脚点能量密度，针对星载激光测高仪的指向角误差在轨标定中在地面激光足印范围内布设的激光探测器进行检测评估；设置激光发射模块、能量调节模块、光束整形模块、能量监控模块和数据处理模块。本发明解决了星载激光测高仪地面标定激光有源探测器的检测问题，通过多种衰减片组合的方式，实现了对激光有源探测器性能指标检测的全覆盖。同时，高能量稳定性的激光光源与高精度能量计的实时能量监控，保证了探测器测量数据的真实性与可靠性，为星载激光测高仪地面标定提供了可靠性保障。

技术领域

本发明涉及智能化全息测绘关键技术领域，特别涉及一种星载激光测高仪有源光斑能量探测器检测标定平台及方法。

背景技术

为了捕获星载激光测高仪发射的激光脉冲到达地面时的激光足印，对星载激光测高仪的指向角误差进行在轨标定，需在地面激光足印范围内布设多个激光能量探测器，等效于对光斑范围内的能量分布进行采样，通过采样得到的能量值对探测器的空间位置进行加权，即可得到激光光斑的中心位置坐标。基于激光能量探测器确定的光斑中心与探测器的性能密切相关，探测器的灵敏度、动态范围、一致性和线性性等指标将直接影响对光斑中心的定位精度。

星载激光测高仪在轨标定所需的激光能量探测器数量大，且要求其在复杂的工作环境条件下对微弱的激光信号线性响应。为保证探测器测量数据的真实性和可靠性，必须在激光能量探测器投入使用前，对其性能参数进行严格的测试。由于激光能量探测器需要检测的性能指标与探测器的使用场景密切相关，需要使用专门的检测设备，实现对激光能量探测器性能指标检测的全覆盖。为此，有必要研制一种专门针对激光能量探测器的检测标定平台，为检测、评估探测器能否满足规定的设计指标提供依据。

主要的技术难点如下：

1)测试平台需要等效不同大气参数下的地面激光脚点能量密度，实现对有源探测器所有灵敏度档位和能级进行测试，因此测试平台需要大动态范围的光束能量调节能力。

2)为保证测试平台测试结果的准确性，需要高精度的光束能量调节与实时的单脉冲能量监控。

3)需要尽量提升测试平台的检测效率。

4)由于有源能量探测器的使用数量大，测试时间长，测试平台需要长时间稳定工作，保证了测试平台长时间不间断的稳定工作能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对在轨标定方法中所使用的地面探测器的特点、工作模式和技术参数，利用激光器和光学衰减片等效模拟不同出射激光能量、不同大气条件下的卫星激光测高仪脚点能量密度，通过对探测器输出原始数据的分析，测试有源探测器的灵敏度、一致性、稳定性等指标，从而判断实验前有源探测器的探测指标是否满足实验要求。

本发明的技术方案提供一种星载激光测高仪有源光斑能量探测器检测标定平台，用于等效模拟不同出射激光能量、不同大气条件下的卫星激光测高仪脚点能量密度，针对星载激光测高仪的指向角误差在轨标定中在地面激光足印范围内布设的激光探测器进行检测评估；设置激光发射模块、能量调节模块、光束整形模块、能量监控模块和数据处理模块，

所述激光发射模块包括激光器驱动电源、主激光器、备用激光器和偏振分光棱镜，所述驱动电源分别连接主激光器和备用激光器，主激光器输出光束直接透射通过偏振分光棱镜，备用激光器输出光束经过偏振分光棱镜反射后与主激光器指向同一方向，能够在主激光器能量不稳定或出现其他故障的情况下替换主激光器使用；

所述能量调节模块由三块衰减片组成，分别为连续可调衰减片、四级阶跃可调衰减片和十级阶跃可调衰减片，所述连续可调衰减片、四级阶跃可调衰减片与十级阶跃可调衰减片沿光束传播方向依次排列，用于对激光器输出光束的能量进行连续调节与阶跃调节；