摘 要:简要介绍了2010年长春人造卫星观测站卫星激光测距(SLR)观测情况,包括千赫兹卫星激光测距,白天千赫兹卫星激光测距的常规运行情况,系统的升级改造以及部分卫星的观测情况和精度分析。
关键词:卫星激光测距 观测报告 系统改造
1. 观测概要
2010年,长春人造卫星观测站继续执行国家大科学工程《中国大陆构造监测网络建设》卫星激光测距(SLR)的常规观测任务,并取得历史最好成绩。全年共获得观测资料7679圈、超过1.5亿个有效测距数据点,其中白天及晨昏2159圈,占总观测量的28.1%。单日最高观测记录达到76圈数据,其中白天观测最高达32圈。全年有269天进行了观测,可观测率约为73.7%,由于天气原因,单日观测数据低于十圈的天数占50天。同时,白天成功观测到远地卫星,提高了长春站白天卫星激光测距系统的测距能力。图1是长春站2010年激光测距数据统计图,千次测距和白天测距常规运行之后,观测数据明显的增加。表一是2010年按月份统计的全年观测数据,包括白天数据、夜间数据以及总的观测数据。图2是近三年长春站观测数据按轨道统计比较图,可以看出近地卫星观测数量明显增多。目前,由于激光器能量不足,高轨道卫星观测圈数没有大幅度的增加,但是观测的有效数据点数大大增多。
图1. 长春站2010年激光测距数据统计图
表一. 按月份的圈数统计表
月份 |
观测数量 |
白天圈数 |
夜间圈数 |
总圈数 |
1 |
205 |
715 |
920 |
2 |
141 |
475 |
616 |
3 |
122 |
522 |
644 |
4 |
97 |
273 |
370 |
5 |
112 |
179 |
291 |
6 |
263 |
333 |
596 |
7 |
69 |
130 |
199 |
8 |
188 |
546 |
734 |
9 |
222 |
518 |
740 |
10 |
348 |
568 |
916 |
11 |
261 |
700 |
961 |
12 |
131 |
561 |
692 |
总计 |
2159 |
5520 |
7679 |
图2.近三年长春站观测数据按轨道统计图
2.观测圈数和数据精度统计分析
观测圈数和数据精度统计分析长春站实现千次测距以来,观测数据的数量和质量都有明显的提升,在国内遥遥领先,在国际激光网中继续保持领先地位,特别是在ILRS 2010年第二季度全球SLR站观测统计排名第二位,大大提高了长春站的国际知名度(图3是2010年第二季度全球各激光测距台站全年观测卫星的圈数统计排名情况)。
图3. 2010年第二季度全球各测距台站年观测卫星圈数统计
目前长春站的地靶精度为5mm左右,单次测距精度优于12mm,标准点精度1mm左右(内符)。单圈有效观测数据由原来的上百点到现在的500K左右。国际数据处理中心统计的报告也显示长春站观测数据的精度有了明显的提升。图4为长春站近十年LAGEOS卫星标准点精度的统计。图5为长春站近十年观测Lageos卫星normal point点数的统计,可以看出长春站KHz测距常规运行后,观测数据量上万倍的增加。
图4. 近十年长春站LAGEOS卫星标准点精度统计
图5. 长春站近十年观测Lageos卫星normal point 点数统计
3. 设备更新和系统改进
2010年期间全面完善SLR改造项目,提高系统稳定性,设计近地靶,改善夜间观测远地卫星的能力;设计调整结构并应用高灵敏度CCD(Watec)替代ICCD,逐步开展白天跟踪恒星来改善白天经纬仪跟踪指向精度的研究;同时,在国内首次开展白天监视千次激光光尖的实验,利用 pco系列高灵敏度CCD,通过光谱滤波技术,积分叠加、改变曝光时间以及图像处理技术,获得清晰的、连续的千次激光后向散射光尖图像,使我站的测距系统具有白天实时的监视激光光尖的能力;设计望远镜的装调机构,采用天文方法装校望远镜,改善经纬仪的成像质量;逐步规范调试经纬仪的方法,定期维护经纬仪,使其满足白天常规观测的要求。
截止2010年底为止,KHz激光器累计使用5700小时,维护周期大于3个月,目前该激光器低功率运行,平均输出功率为0.6W,稳定度为5%左右。激光器的功率稳定性与测距有很大关系,随着激光器的稳定性的改进,测距的精度明显提高,激光器的出光方向稳定性明显提高。
4. 观测激光卫星情况
2010年,继续执行国内首次星载GPS并携带角反射器的xx小卫星国内联测任务,共获得观测数据50圈,取得很好的成绩,数据质量高,对该实验卫星的精密轨道起到决定性作用,巩固了长春站的地位和影响力。参加了我国首颗参加国际联测的北斗COMPASS-M1卫星的观测任务,获得观测数据36圈,对该卫星的精密定轨及我国自行研制的高轨卫星角反射器的性能验证起到了积极作用。
对于一些新加入国际联测的卫星,如Cryosat2、GLOBASS-118、GLOBASS-120、PROBA-2、TanDEM-X等,都取得了很好的观测成绩,展示了长春站系统能力。
5. 对外合作与交流
继续保持与长春光机所良好的合作关系。接待总参、国家测绘研究院、上海天文台等来访。接待吉林大学的大学生科学认知实习。