автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Исследование и модернизация спутниковых лазерно-дальномерных систем

ГДК 681.783.25

На правах рукописи

Тиссен Виктор Мартынович

; с : :0

ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕРНИЗАЦИЯ СПУТНИКОВЫХ ЛАЗЕРНО-ДАЛЬНОМЕРНЫХ СИСТЕМ

05.11.07 - «Оптические и оптико-электронные приборы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2000

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте метрологии и в Сибирской государственной геодезической академии.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

доктор физико-математических наук, профессор Мещеряков Н. А. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Некрасов Л. П.; кандидат технических наук Рыхлицкий С. В.

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский

Защита состоится « 22 » декабря 2000 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 064.14.02 в Сибирской государственной геодезической академии (СГГА) по адресу: 630108, Новосибирск, 108, ул. Плахотного, 10, СГГА, ауд. 403.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГГА. Автореферат разослан « 22 » ноября 2000 г.

[Юношев Л. С|;

институт физико-технических и радиотехнических измерений, г. Москва.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Верхотуров О. П.

Изд. лиц. № ЛР 020461 от 04.03.1997. Подписано в печать 20.11.2000. Формат 60x84 1/16 Печать цифровая Усл. печ. л. 1,57. Уч.-изд.л. 1,16. Тираж 100

Заказ Í03.

Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА 630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.

л?) // 2 О if\

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Как это ни парадоксально, но методы космической геодезии нашли широкое применение в практической деятельности человека задолго до запуска в космос первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Еще древние мореходы, научившись по солнцу и звездам определять местоположение судов, Впервые решили задачу передачи координат через большие водные преграды. В конце XIX столетия с целью определения координат пунктов в Центральной Африке английские астрономы проводили наблюдения покрытий звезд Луной. В 1939 г. финский геодезист Куккамэки для определения азимута хорды, соединяющей пункты на земной поверхности, впервые опробовал метод синхронных наблюдений разрывов зенитных снарядов на фоне звезд, используя их как высотные визирные цели.

После запуска в 1957 г. в СССР первого ИСЗ методы космической геодезии стали основным средством высокоточной передачи координат на большие расстояния. Применявшиеся вначале угломерные наблюдения ИСЗ (фотографирование ИСЗ на фоне звезд) к настоящему времени уступили место радио-дальномерным и лазернодальномерным методам. Погрешность этих методов при относительных определениях координат пунктов примерно одинакова и оценивается величиной менее 1 см. Однако лазернодальномерные методы имеют значительно более высокую точность при абсолютных определениях. В частности, с их помощью успешно решаются такие актуальные задачи космической геодезии, геодинамики и космонавтики как:

1) создание общеземной системы координат (проект «ГЕО-ИК» (Россия));

2) уточнение структуры гравитационного поля Земли (проекты «ГЕО-ИК» (Россия), «Г^еов» (США), «ЕРС» (Германия), «31аг1е11» (Франция) и др.);

3) определение формы геоида по измерениям высоты полета ИСЗ над уровнем мирового океана (проект «Топикс-Посейдон» (США));

з

4) мониторинг параметров вращения Земли - всемирного времени и координат полюса (проекты «Lageos» (США), «Эталон» (Россия));

5) метрологическое обеспечение радиоконтроля орбит ИСЗ (проекты «ГЛОНАСС» (Россия), «GPS» (США)).

Такое распространение лазернодальномерных методов приводит к необходимости увеличения количества соответствующих высокоточных средств измерений. Между тем, начиная с восьмидесятых годов, в нашей стране наметилось некоторое отставание уровня развития этих средств по сравнению с мировым. Большинство действующих станций лазерной сети России (всего около 10) до сих пор оснащены дальномерами первого и второго поколений точности (Сажень-1, Сажень-2). Средняя квадратическая погрешность (СКП) единичного измерения дальности этими инструментами составляет от 20 см (Сажень-2) до 0,5 м (Сажень-1). Такая погрешность измерений не допускает использование подобного класса инструментов на станциях мировой лазерной сети. В то же время для выполнения программы по производству и запуску новых лазерных спутниковых дальномеров (ЛСД) третьего поколения (СКП не более 5 см) в достаточном количестве (от 10 до 20 штук) необходимы значительные капиталовложения, что в условиях ограниченного финансирования этой программы приводит к замедлению темпов ее практической реализации. Предлагаемые автором способы модернизации ЛСД могут способствовать решению проблемы обеспечения станций Российской лазерной сети необходимыми средствами измерений в короткие сроки при незначительных финансовых затратах и поэтому носят актуальный характер.

Целью диссертационной работы является теоретическая и экспериментальная разработка и исследование методов повышения точности измерений спутниковыми лазерно-дальномерными системами первого и второго поколений.

Достижение поставленной цели обеспечивается путем решения следующих задач:

1) разработка и исследование алгоритмов расчета на ЭВМ суммарной погрешности измерений расстояний до ИСЗ методом лазерной дальнометрии;

2) исследование погрешностей методов временной привязки эхо-сигнала в лазерной спутниковой дальнометрии;

3) разработка и исследование способа обработки результатов лазерной локации ИСЗ с учетом веса отдельного измерения;

4) разработка и исследование оптико-электронных устройств опытного образца лазерного излучателя, предназначенного для модернизации лазерных спутниковых дальномеров (ЛСД) типа ЛД-2, Сажень-1 и др.

Объект исследования

1) физико-математическая модель погрешностей ЛСД;

2) оптико-электронные узлы опытного образца лазерного излучателя.

Методика исследования

В диссертационной работе использованы методы метрологического анализа погрешностей, математического моделирования на ЭВМ, статистической обработки данных экспериментов и методы измерения физических величин.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработках и исследованиях методов и средств повышения точности измерений ЛСД, связанных с модернизацией оптико-электронных узлов передающего и приемного каналов дальномера. При этом впервые:

1) выполнен сравнительный анализ погрешностей временной привязки для методов, наиболее распространенных в лазерной спутниковой дальнометрии, и даны рекомендации по их выбору в зависимости от принимаемой энергии эхо-сигнала;

2) разработан и исследован способ приема и обработки неравноточной информации, поступающей во время наблюдения ИСЗ, заключающийся в том,

что для каждого эхо-сигнала в зависимости от его энергии определяется вес результата измерений;

3) разработан алгоритм для расчета на ЭВМ физико-математической модели лазерной локации ИСЗ, позволяющий оценить суммарную-погрешность измерений при заданных параметрах зондирующего импульса и объекта локации;

4) разработан и исследован квантовый генератор на иттрий алюминиевом гранате (ИАГ:№) с пассивной модуляцией добротности при использовании в резонаторе двух фототропных затворов на кристаллах литий фтор (1лР). Получена генерация с улучшенными временными и энергетическими параметрами импульса.

Практическая значимость работы

Проведенные в рамках диссертационной работы исследования и полученные результаты позволили разработать:

1) опытный образец лазерного излучателя, предназначенный для модернизации спутниковых дальномеров первого и второго поколений;

2) усовершенствованную систему регистрации приемного канала дальномера, позволяющую производить регистрацию центра эхо-сигнала и измерять его энергию;

3) новый способ приема эхо-сигнала и обработки неравноточных данных лазерной локации ИСЗ, повышающий точность дальномерных измерений не менее чем в 1,5 раза.

Результаты работы могут быть использованы при геодинамических исследованиях и метрологическом обеспечении траекторных измерений (средства вооружения и военная техника).

Достоверность научных положений, изложенных в диссертации, подтверждена результатами моделирования на ЭВМ и данными натурных экспериментов на изготовленном образце лазерного излучателя.'

Основные положения, выносимые на защиту

1) математическая модель процесса лазерной локации ИСЗ, позволяющая оценить суммарную погрешность измерений при заданных параметрах ЛСД;

2) способ обработки данных локации, учитывающий энергию каждой принятой лазерной посылки;

3) способ получения улучшенных характеристик лазерного излучения в резонаторе с пассивной модуляцией добротности при использовании в его оптической схеме двух фототропных затворов;

4) разработка оптико-электронных узлов и конструкции опытного образца лазерного излучателя для модернизации спутниковых дальномеров первого и второго поколений.

Реализация результатов работы

Разработка опытного образца лазерного излучателя использована в 19911995 гг. на одном из наблюдательных измерительных пунктов Министерства Обороны РФ и затем в пуско-наладочных работах по вводу в действие лазерного спутникового дальномера третьего поколения «Грань». В настоящее время этот излучатель работает в составе модернизированного лазерного дальномера ! ЛД-2, на котором проводятся экспериментальные наблюдения.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1) Международной научно-технической конференции «Современные проблемы геодезии и оптики», посвященной 65-летию СГТА-НИИГАиК, 23-27 ноября 1998 г.;

2) Научно-технической конференции преподавателей СГГА «Современные проблемы геодезии и оптики», 24-27 апреля 2000 г.;

3) регулярных научно-технических семинарах «Методы и средства лазерной спутниковой дальнометрии» СНЙИМ, Новосибирск, 1998-2000 гг.

Публикации

По результатам исследований, выполненных в диссертационной работе, опубликовано 4 печатные работы, депонированы в ВИНИТИ 2 рукописи, 1 зарегистрированный отчет по НИР, в котором автор был ответственным исполнителем. Кроме того, 4 работы находятся в печати.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех разделов и заключения, изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков 22 таблицы и библиографию из 96 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее цель и задачи исследований, определены научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Изложены выносимые на защиту основные положения выполненной работы.

В первом разделе рассмотрены вопросы, посвященные изучению законов вращения Земли. Дан сравнительный обзор существующих методов и средств определений геодинамических параметров. Приведены сведения о деятельности отечественных и международных служб, занятых решением задач геодинамики, геофизики, космической навигации. Особое внимание уделено программам, использующим методы лазерной локации ИСЗ. Далее показано, что в России средства измерений этого самого высокоточного метода спутниковой геодезии находятся на невысоком, по сравнению с мировым, уровне развития. В связи с этим предложено вернуть в ряд действующих ЛСД первого поколения путем существенного улучшения их технических характеристик, выполнив для этого необходимую модернизацию оптико-электронных устройств передающего и приемного каналов. Достоинством такого подхода к решению проблемы обеспечения станций лазерной сети необходимыми средствами измерений яв-

ляется относительно невысокая стоимость модернизации ЛСД по сравнению со стоимостью разработки и производства новых лазерно-дальномерных систем.

Второй раздел посвящен исследованию модели погрешностей ЛСД составленной на основе обобщенного уравнения погрешности лазерной импульсной дальнометрии:

Ар = Аг+^гАх + Д</, (1)

где

Ар - погрешность измеренного значения расстояния р;

Аг - погрешность определения поправки за влияние рефракции на распространение излучения в атмосфере;

V - групповая скорость светового импульса на измеряемой трассе;

Ат - .погрешность измерения интервала времени;

Ай - погрешность аппаратурной поправки.

Анализ величины погрешности Аг производится без учета параметров конкретного дальномера. Это связано с тем, что точное вычисление поправки за рефракцию зависит от погрешности принятых значений метеопараметров, входящих в ту или иную модель расчета. В спутниковой дальнометрии наиболее часто используют модель, в которой при вычислении этой поправки достаточно учитывать измеренные значения давления и влажности только у столба дальномера на момент проведения наблюдений за ИСЗ. В этом случае погрешность Аг по данным исследований, выполненных во Всесоюзном научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических измерений Юношевым Л. С. и другими исследователями, не превосходит 3 см, что сравнимо с погрешностями вычислений этой поправки по модели атмосферы, в которой используются данные аэрологического зондирования.

Особый интерес представляет прямой способ измерения поправки г, основанный на дисперсии света. В этом способе погрешность вычисления вели-

чины г, в отличие от других способов, непосредственно связана с важнейшим параметром дальномера - длительностью светового импульса. Как следует из литературных источников, применение дисперсионного метода становится возможным при длительностях светового импульса не более нескольких десятков пикосекунд. При этом наилучшие результаты можно получить при использовании излучения, состоящего из длин волн, для которых разность хода лучей, при их прохождении через оптические слои атмосферы, будет наиболее заметна. В наибольшей степени этот эффект проявляется для волн фиолетового (около 0,35 мкм) и инфракрасного (около 1 мкм) диапазона спектра.

Учет поправки за рефракцию дисперсионным методом планируется производить в новых разработках лазерно-дальномерных систем четвертого поколения. Его применимость в разработках ЛСД с длительностью зондирующего импульса несколько наносекунд вызывает сомнения. Однако из-за того, что локация ИСЗ на многих станциях лазерной сети производится ЛСД подобного класса, автором проверена возможность учета поправки за рефракцию дисперсионным методом при длительности зондирующего импульса 3 не, соответствующей параметрам модернизированного дальномера ЛД-2.

Для длин волн А.1 =1,06 мкм и Хг = 0.53 мкм, генерируемых разработанным излучателем, произведен расчет разности хода лучей для ИСЗ, проходящих под углами от 5° до 90° к горизонту. В результате расчета показано, что при тн » 3 не и использовании информации о разности хода лучей для низколетящих ИСЗ (от 5° до 15°) для определения поправки за влияние рефракции, применение дисперсионного метода нецелесообразно.

Второе слагаемое уАт уравнения (1) является определяющим при оценке погрешности Ар, так как непосредственно связано с измеряемым параметром - временем распространения т зондирующего импульса до спутника и обратно. Поэтому в данном разделе основное внимание уделено снижению влияния погрешности Ах на величину общей погрешности Ар.

Известно, что при импульсе определенной длительности и энергии, погрешность измерения величины т определяется способом временной привязки принятого эхо-сигнала. Наиболее приемлемыми для целей спутниковой даль-нометрии способами являются те, в которых производят регистрацию эхо-сигнала в точке, имеющей незначительные временные флуктуации. Такими точками могут быть центр сигнала, центр тяжести сигнала, заданное значение его амплитуды и др. Для сравнения погрешностей привязки точек выполнена обработка результатов моделирования процесса регистрации эхо-сигнала. Расчет проведен для пяти методов привязки:

1) «Следящий порог по фронту сигнала»;

2) «Следящий порог по центру сигнала»;

3) «Постоянный порог по фронту сигнала»;

4) «Постоянный порог по центру сигнала»;

5) «По центру тяжести сигнала».

В основу расчета легли следующие положения:

1) эхо-сигнал представляет собой суперпозицшо шумовых импульсов и сигнальных одиночных импульсов (ОИ) - откликов фотоприемника на один принятый фотон, длительность которых равна постоянной времени фотоприемника;

2) моменты появления сигнальных ОИ в интервале времени приема эхо-сигнала случайны и могут быть описаны нормальным законом распределения с дисперсией:

т ^

ст2 =—. (2)

8/л 2

Результат моделирования формы эхо-сигнала показан на рисунке 1.

1 - эхо-сигнал; 2 - одиночные импульсы; по оси ординат отложена амплитуда А в милливольтах, по оси абсцисс - время 1 в наносекундах.

Рисунок 1 - Форма принятого эхо-сигнала

Для перечисленных методов временной привязки определены погрешности регистрации эхо-сигнала. Результаты расчета погрешностей в долях длительности зондирующего импульса т„ приведены в таблице 1.

Таблица 1

Режим работы Постоянный порог Следящий порог Центр тяжести

аф1 ®ф2 Ос2 вцт

Уверенный прием 0,22 0,10 0,16 0,14 0,12

Слабый сигнал 0,40 0,35 0,40 0,38 0,26

В таблице 1 приняты следующие обозначения:

<3ф\ - погрешность регистрации на постоянном уровне срабатывания по фронту сигнала;

aci - погрешность регистрации на постоянном уровне срабатывания по центру сигнала;

Оф2 - погрешность регистрации на постоянном значении амплитуды по фронту сигнала (следящий порог);

аС2 - погрешность регистрации на постоянном значении амплитуды по центру сигнала (следящий порог);

ацт - погрешность регистрации по центру тяжести сигнала.

В режиме уверенного приема эхо-сигнал состоит из нескольких десятков ОИ, а в режиме слабого сигнала - из нескольких единиц.

Произведен выбор оптимальных способов временной привязки в зависимости от, энергии принимаемого эхо-сигнала. В частности, в режиме слабого сигнала самым точным оказывается метод временной привязки по центру тяжести сигнала. Ему незначительно уступает регистрация центра сигнала.

Разработана модель расчета на ЭВМ процесса лазерной локации ИСЗ, позволяющая оценить погрешность временной привязки для четырех из рассмотренных ранее методов с учетом большинства факторов, имеющих место в реальных условиях наблюдений. Расчет погрешности привязки по центру тяжести сигнала ввиду сложности его практической реализации не производился.

В данной модели орбита ИСЗ принята круговой. При этом расстояние R до ИСЗ и соответствующее ему зенитное расстояние z в момент лазерной посылки можно определить из выражений:

к = + (ys-yd)2+{zs-zd)1, (3)

cosz = ^d + ysyd + ZsZd , (4)

R3R

где

xs, ys, zs - координаты спутника в прямоугольной геоцентрической системе координат;

хй > Уй > г</ " координаты пункта установки дальномера; /?з - радиус Земли.

Расстояния 2? и г позволяют найти систематическое изменение энергии Е эхо-сигнала по известному энергетическому уравнению лазерной локации:

Шт8прБотр г

2 п4 2г»2 пер пр отр^атм > я л а „о

где

ЕТ - энергия излученного импульса;

8вр - площадь объектива приемного телескопа;

Ботр - эффективная площадь отражательных панелей ИСЗ;

а „ - расходимость лазерного пучка;

6 - ширина диаграммы направленности отражателей;

кпр, кпер, котр - коэффициенты пропускания оптики приемника, передатчика и отражателя;

катм - коэффициент пропускания атмосферы.

Необходимо учитывать, что энергия импульса при его прохождении через атмосферу ослабевает вследствие поглощения и рассеивания на аэрозольных частицах и молекулах газа в соответствии с законами Бугера и Релея.

Расчет влияния турбулентности на энергию эхо-сигнала выполнен автором в соответствии с теорией распространения волн в турбулентной атмосфере.

При отражении зондирующего импульса от разноудаленных панелей спутника, возникает искажение его формы, проявляющееся в задержках фронта и спада эхо-сигнала. Для оценки искажения эхо-сигнала автором получено выражение, с помощью которого проведено моделирование на ЭВМ процесса отражения фотонов от ИСЗ сферической формы:

я/2

/отр{*) =А\ ™п2У " ехР

2Л

ог,

(6)

где

/отр (') " форма сигнала, отраженного от ИСЗ сферической формы;

А - амплитуда сигнала;

у - угол между направлением луча и директрисой уголкового отражателя;

й - диаметр спутника;

с - скорость света;

хи - длительность сигнала.

В результате расчета получены эмпирические соотношения, устанавливающие зависимость величин задержек фронта, центра и спада сигнала от диаметра й спутника при различных длительностях ти светового импульса. В частности, при ти = 3 нс получены следующие соотношения:

Мф «-0,32<Р + 1,Ш; Мц «-0,04</2 +1,10«/ + 0,01;

Мсп ю 0,20</2 + \,Ш - 0,01. , (7)

где ДГф, Д* ч, Мсп - задержки фронта, центра и спада сигнала.

При оценке влияния шумов на погрешность временной привязки учтены: дискретность измерителя интервалов времени (ИИВ), шумы ФЭУ и электронных трактов усиления и прохождения сигналов. Учет дискретности выполнен за счет установки временного шага вычислений, а влияние двух последних факторов выражено совместной дисперсией по формуле:

где и £/¿2 - дисперсии шумов ФЭУ и электронного тракта. При моделировании формы эхо-сигнала использовано выражение:

исЬ)=±иГЬ)+иш({), (9)

1=1

где

*7с(() - функция напряжения эхо-сигнала, выделенного на сопротивлении нагрузки ФЭУ;

и - количество ОИ, образующих эхо-сигнал;

и"и (?) - функция напряжения ОИ; иш (/) - функция напряжения шумов.

Результаты моделирования на ЭВМ процесса лазерной локации ИСЗ «81аг1еМ» и «Г^еоБ» приведены в таблице 2.

Таблица 2

Спутник Постоянный порог Следящий порог

фронт сигнала центр сигнала фронт сигнала центр сигнала

п п п п

~ 45°) 686 0,413 686 0,420 686 0,403 684 0,403

Lageos (г* = 0°) 1673 0,413 1641 0,363 1661 0,323 1650 0,323

81аг1еП (г* = 45°) 276 0,213 266 0,070 285 0,057 265 0,040

81аг1е« 359 0,297 359 0,053 348 0,033 336 0,027

В таблице 2 приняты обозначения:

г* - зенитное расстояние наблюдаемого ИСЗ в момент кульминации;

п - количество принятых лазерных посылок;

от - погрешность временной привязки, выраженная в долях длительности импульса.

Величина п зависит от частоты лазерных посылок, времени прохождения ИСЗ в зоне видимости пункта наблюдений. Кроме того, для уверенной регистрации амплитуда эхо-сигнала должна превышать уровень напряжения порога срабатывания.

Иллюстрация процесса, характеризующего зависимость энергии Е1 отдельной лазерной посылки, расстояния Л до объекта локации и соответствующего ему зенитного расстояния г от времени *, показана на рисунке 2.

менение энергии эхо-сигнала; точками отмечены значения энергии эхо-сигнала Е,, принятой фотоприемником; <к - момент кульминации ИСЗ.

Рисунок 2 - Зависимости расстояния до ИСЗ, зенитного расстояния и энергии эхо-сигнала от времени при наблюдении ИСЗ

В связи с тем, что погрешность регистрации эхо-сигнала зависит от его энергии автором предложено рассмотреть способ обработки результатов измерений с учетом энергии каждой лазерной посылки в виде веса отдельного измерения. Для нахождения функции веса Р отдельного измерения, автором определены погрешности регистрации эхо-сигнала при различных уровнях принимаемой энергии. На основании анализа полученных данных найдено выражение:

Р(Мои)=еь-№ои, (10)

где

Л^,, - число ОИ, составляющих эхо-сигнал;

а, Ь - коэффициенты, зависящие от метода регистрации.

Входящая в (10) величина Моц связана с энергией принятого эхо-сигнала выражением:

= (П)

Еф

где укв - квантовый выход фотоприемника, определяющий зависимость числа выбитых фотоэлектронов от числа принятых фотонов;

Еф - энергия одного фотона.

Для каждого способа временной привязки найдены выражения весовых функций:

= ^; Рг = ; Ръ = 0,22Мои; Р4 = 0,30^, (12)

где весовые функции Ру, Рг, и Р4 соответствуют способам временной привязки:

1) «Фронт сигнала по постоянному порогу»;

2) «Центр сигнала по постоянному порогу»;

3) «Фронт сигнала по следящему порогу»;

4) «Центр сигнала по следящему порогу».

С учетом найденных весовых функций автором повторно выполнен расчет погрешностей временной привязки. Его результаты, отраженные в таблице 3, показывают эффект от учета весов отдельных измерений.

Таблица 3

Спутник Постоянный порог Следящий порог

фронт сигнала центр сигнала фронт сигнала С„р центр сигнала <3пр

1^еоз и* =45°) 0,330 0,260 0,293 0,233

Ьа£еоБ (г*=0°) 0,287 0,210 0,207 0,167

81аг1ей и* =45°) 0,140 0,033 0,040 0,033

81аг1еП (гА=0°) 0,100 0,027 0,020 0,017

Таким образом, точность измерения расстояний до ИСЗ методами лазерной локации можно повысить в 1,5-2 раза, если приемный тракт дополнить устройством, измеряющим амплитуду сигналов и внести предложенные изменения в методику обработки результатов измерений.

Определение аппаратурной задержки й затруднительно выполнить путем учета всех ее составляющих, возникающих в оптических и электронных трак-

тах. Поэтому величину <1 и ее погрешность А*/ находят из измерений расстояния на калибровочных трассах, длина которых известна с погрешностью не более 1 см.

Из анализа данных измерений, выполненных на "калибровочных трассах в Сибирском научно-исследовательском институте метрологии с помощью дальномера ЛД-2, автором получено соотношение для оценки погрешности Ай:

А<1 = Шкашб (13)

где

к = 1,7 ± 0,2 - коэффициент, полученный из результатов измерений на калибровочных трассах;

Аткалц6 = (0,030 ± 0,005)тц - погрешность временной привязки эхо-сигнала, найденная при измерениях на калибровочных трассах;

с - скорость света.

При длительности зондирующего импульса, формируемого лазером модернизированного дальномера ЛД-2, около 3 не значение Ас1, определенное из (13), оценивается величиной около 2,3 см.

С учетом определенных величин, входящих в уравнение (2), оценка суммарной погрешности измерения расстояний Ар до низкоорбитального ИСЗ «81аг1ей» и геодинамического ИСЗ «1^еоБ» составит около 8 см и 16 см соответственно. Дальность действия Лши » 6,7 тыс. км. Таким образом, показана принципиальная возможность использования модернизированных дальномер-ных систем для локации геодинамических ИСЗ

Третий раздел диссертации посвящен разработке опытного образца излучателя для дальномера ЛД-2. Предложена оптико-конструктивная схема (рисунок 3) лазерного излучателя (ЛИ) на ИАГ:Ш, позволяющая уменьшить длительность зондирующего импульса приблизительно в 15 раз по сравнению с

параметрами штатного излучателя ЛД-2. Использована и более приемлемая для существующих фотоприемников длина волны излучения А. = 0,53 мкм.

Вертикальный разрез

I

пвг

ПВГ - преобразователь второй гармоники; ОУ - оптический усилитель; 1 и 2 - поворотные зеркала; КГ - квантовый генератор.

Рисунок 3 - Схема излучателя

Особенность разработки состоит в том, что для формирования мощного короткого импульса использован метод пассивной модуляции добротности в неустойчивом симметричном резонаторе с двумя фототропными затворами и широкоапертурным активным элементом (8 мм), как показано на рисунке 4.

31 пз 1

П3 2 32

АЭ 1

1

Лазерное излучение

31 и 32 - зеркала резонатора; ПЗ 1 и ПЗ 2 - пассивные затворы; АЭ - активный элемент квантового генератора.

Рисунок 4 - Оптическая схема квантового генератора

Введение второго фототропного затвора в оптическую схему резонатора приводит к улучшению временных и энергетических параметров импульса по сравнению с традиционным способом, где используется один затвор. В данном случае улучшение характеристик излучения происходит не только за счет увеличения объема фототропной среды, но и по другим причинам, рассмотренным, в диссертационной работе. В частности, приведены результаты экспериментальных исследований характеристик лазерного излучения резонатора при использовании в его оптической схеме одного некачественного фототропного затвора, потерявшего свои первоначальные свойства вследствие длительного срока эксплуатации или хранения. Наиболее интересным эффектом, отмеченным в ходе проведения экспериментов, следует считать наблюдение серии гигантских импульсов, следующих друг за другом с интервалом от 40 до 50 не и постепенно убывающих по интенсивности. Кроме того, форма преобразованного сигнала, наблюдаемая на экране осциллографа, представляет собой сложную кривую, образованную наложением серии сигналов разной амплитуды и отстоящих друг от друга на интервал времени, близкий к их длительности (рисунок 5).

Рисунок 5 - Форма сигнала от светового импульса, генерируемого квантовым генератором при использован™ некачественных пассивных затворов

Объяснение описанных эффектов дано на основе развития общей картины генерации, происходящей в резонаторе.

Для оптимального выбора параметров накачки, радиуса кривизны зеркал, коэффициента отражения выходного зеркала, начального коэффициента про-

22

пускания фототропного затвора при заданных конструктивных размерах квантового генератора выполнен расчет энергетических и временных параметров излучения для заданного типа резонатора. Результаты расчета отражены на рисунке 6.

Дж 0,21

0Д_

О

I

60

Ти, НС

- 6 5 -4

Кз . 2 Ь 1

40 50 60 70 ^ дж

Рисунок 6 - Зависимости выходной энергии \УВЫХ и длительности импульса ти от энергии накачки \У„

Расчетные данные подтверждены результатами экспериментов на изготовленном опытном образце квантового генератора. Длительность и энергия импульса составили от 3,0 до 3,5 не и около 0,2 Дж соответственно. Эти значения превосходят характеристики, достигнутые ранее при использовании одного пассивного затвора в аналогичном резонаторе. Энергия импульса возрастает примерно на 70 %, а его длительность уменьшается на 30 %. Произведен расчет по определению параметров оптического усилителя и преобразователя второй гармоники, выполнен выбор оптимальной энергии накачки активного элемента и типа кристалла преобразователя второй гармоники. Наиболее подходящими оказываются кристаллы, обладающие 90° - фазовым синхронизмом, в частности, кристалл типа СДА, примененный в разработке ЛИ. Особенность разра-

3>

ботки состоит и в том, что блок питания лазерного излучателя (БПЛИ) выполнен совместно с оптическим блоком в штатном корпусе ЛИ дальномера ЛД-2. Это позволяет использовать разработку не только в составе данного дальномера, но и в любом другом без дополнительного электронного оборудования. В разделе описаны принципы работы БПЛИ и способы достижения требуемых эксплуатационных характеристик.

Измеренные характеристики зондирующего импульса (Еи= 0,27 Дж, ти = 3,5 не) отвечают поставленным в диссертационной работе требованиям. На основе выполненных исследований показаны пути дальнейшего улучшения параметров лазерного излучателя.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В рамках диссертационной работы были проведены научные исследования и получены практические результаты:

1) разработан и исследован метод обработки поступающей во время наблюдений ИСЗ неравноточной информации, позволяющий уменьшить погрешность измерения времени распространения светового импульса на измеряемой трассе и, следовательно, увеличить точность измерения расстояний любыми импульсными дальномерами;

2) проведен сравнительный анализ методов временной привязки эхо-сигнала, наиболее приемлемых для целей локации ИСЗ. Получены погрешности регистрации по каждому методу для различных значений принимаемой энергии;

3) разработан метод расчета погрешностей ЛСД для моделирования на ЭВМ процесса лазерной локации ИСЗ. Получены оценки точности измерения расстояний для модернизированного спутникового дальномера ЛД-2;

4) разработана и исследована оптическая схема квантового генератора с использованием двух фототропных затворов. Полученные при этом параметры импульса по энергии (около 0,2 Дж) и длительности (около 3 не) превосходят

параметры, полученные ранее с использованием метода пассивной модуляции добротности для заданных размеров кристалла HAT:Nd (8x100 мм);

5) разработан, изготовлен, исследован и внедрен в состав модернизированного спутникового дальномера ЛД-2 компактный лазерный излучатель, генерирующий высокоэнергетические (Еа0,27 Дж) импульсы длительностью около 3,3 не на длине волны 0,532 мкм;

Внедрение результатов проведенных исследований позволяет производить измерение расстояний на модернизированном спутниковом дальномере ЛД-2 с погрешностью единичного измерения от 5 до 8 см для низкоорбитальных и от 10 до 15 см для высокоорбитальных ИСЗ.

Таким образом, модернизация дальномеров первого и второго поколений по предлагаемой в диссертационной работе методике, позволяет при минимальных финансовых затратах значительно уменьшить погрешность измерения расстояний до низкоорбитальных ИСЗ до уровня, сравнимого с погрешностью измерений лазерно-дальномерных систем третьего поколения.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Могилышцкий Б. С., Тиссен В. М., Тырыжкин И. С. Импульсный HAT:Nd лазер как задающий генератор излучателя системы лазерного дальномера. Труды третьей Всесоюзной научно-технической конференции «Метрология в дальнометрии». - Новосибирск, 1988,125 с.

2. Могилышцкий Б. С., Тиссен В. М,, Шмидт Л. В., Грязев С. М., Жарков В. И. Разработка и исследование лазерной системы для прецизионного дальномера. Заключительный отчет по теме «Полюс». Рукопись, Новосибирск, 1990,121 с.

3. Тиссен В. М. Перспективы и возможности использования двухволнового импульсного лазерного излучателя наносекундной длительности в спутниковой геодезии. Международная научно-техническая конференция, посвященная 65-летию СГГА-НИИГАиК, 23-27 ноября 1998 г.;

4. Тнсссн В. M. О запуске в работу модернизированного лазерного дальномера ЛД-2 и его потенциальная точность при измерениях расстояний до ИСЗ. Научно-техническая конференция преподавателей СГГА. 24-27 апреля 2000 г.

5. О методах временной привязки оптических импульсов в спутниковой даль-нометрии / Мещеряков Н. А., Тиссен В. М.; Сибирская Государственная Геодезическая Академия. - Новосибирск, 2000. 16 с.: Библ. 8 назв. - Рус. -Рукопись депонирована в ВИНИТИ с присвоением номера 1692-1300.

6. Точная временная привязка к центру светового импульса в лазерной даль-нометрии. / Мещеряков Н. А., Тиссен В. М.; Сибирская Государственная Геодезическая Академия. - Новосибирск, 2000. - 9 е.: Библ. 4 назв. - Рус. -Рукопись депонирована в ВИНИТИ с присвоением номера 1693-1300.

Введение.

1 Роль и место лазерной дальнометрии в решении задач космической геодезии.

1.1 О принципах и методах измерений геодинамических параметров.

1.2 Международные и отечественные геодинамические программы и проекты.

1.2.1 Российская государственная система определений параметров вращения Земли «Дельта».

1.2.2 Российская программа «Метрика - КВО».

1.2.3 Международная служба вращения Земли (МСВЗ).

1.2.4 Западноевропейский проект «Wegener» (ERS).

1.2.5 Программа «Твердая Земля» (CDP, США).

1.3 Современный уровень точности лазерных спутниковых дальномеров и их потенциальные возможности.

2 Оценка точности спутниковой лазерной дальнометрии.

2.1 Точностные характеристики и требования к импульсным лазерным дальномерам.

2.2 Обобщенная модель погрешностей лазерного спутникового дальномера.

2.3 Физико-математическая модель погрешностей спутниковой дальнометрии.

2.3.1 Факторы, влияющие на энергетику лазерного излучения.

2.3.2 Погрешности временной привязки принятого эхо-сигнала.

2.3.3 Искажение формы эхо-сигнала при отражении светового импульса от панелей спутника.

2.3.4 Шумы в электронных трактах и их влияние на погрешность временной привязки.

2.3.5 Погрешности аппаратурных поправок дальномера.

2.4 Математическое моделирование процесса лазерной локации на ЭВМ.

2.4.1 Моделирование движения спутника по орбите.

2.4.2 Моделирование искажения формы эхо-сигнала при отражении светового импульса от панелей спутника.

2.4.3 Моделирование энергетики принятого светового импульса.

2.4.4 Моделирование моментов появлений однофотоэлектронных импульсов.

2.4.5 Моделирование распределения однофотоэлектронных импульсов по амплитуде.

2.4.6 Моделирование шумов.

2.4.7 Моделирование полной формы принятого эхо-сигнала.

2.4.8 Моделирование процесса регистрации эхо-сигнала.

2.4.9 Анализ результатов моделирования.

2.5 Новая методика учета весов измерений при обработке данных лазерной локации ИСЗ.

2.6 Влияние рефракции на результаты измерений дальности.

2.6.1 Расчет атмосферной поправки по данным аэрологического зондирования.

2.6.2 Расчет атмосферной поправки по метеопараметрам у столба лазерного дальномера.

2.6.3 Расчет атмосферной поправки дисперсионным методом.

2.7 Оценка полной погрешности измерений лазерного спутникового дальномера.

3 Разработка и исследование опытного образца лазерного излучателя.

3.1 Обоснование и требования к разработке лазерного излучателя.

3.2 Обоснование и выбор общей конструкции лазерного излучателя.

3.3 Выбор и расчет оптической схемы квантового генератора.

3.4 Расчет энергетических и временных параметров генерации квантового генератора.

3.5 Расчет энергетических параметров оптического усилителя.

3.6 Выбор преобразователя второй гармоники и оценка выходной энергии лазерного излучения.

3.7 Особенности разработки схемы энергопитания лазерного излучателя.

3.8 Измерение и анализ основных характеристик лазерного излучения

3.8.1 Измерение длительности светового импульса и анализ формы преобразованного сигнала.

3.8.2 Измерение энергии лазерного импульса.

3.8.3 Измерение и анализ дополнительных характеристик лазерного излучения.

3.9 Возможные пути модернизации лазерного излучателя.

Постоянный рост требований к точности определения расстояний до искусственных спутников Земли (ИСЗ) в космической геодезии приводит к необходимости совершенствования средств измерений этого метода. Поскольку наши представления о геодинамических параметрах, структуре гравитационного поля Земли, характеристик возмущающих негравитационных сил и т. д. еще недостаточно полны, то получаемые при локации специальных геодинамических спутников высокоточные топоцентрические расстояния лежат в основе уточнения перечисленных факторов.

Методы лазерной локации являются эффективным средством при определении параметров вращения Земли: координат мгновенного полюса относительно международного условного начала и изменений скорости вращения вокруг оси. Это повышает их практическую и научную значимость. Между тем из более чем 70 станций мировой лазерной сети в нашей стране действуют 5-6 станций, оснащенных в основном лазерными спутниковыми дальномерами (ЛСД) второго поколения со средней квадратической погрешностью (СКП) измерения расстояний в пределах от 10 до 20 см [1]. Регулярная локация ИСЗ на ЛСД третьего поколения с точностью измерений, удовлетворяющей требованиям международной службы вращения Земли, проводится на станции в г. Комсомольск на Амуре [1].

С целью заполнения создавшегося «вакуума» средств лазерной локации может быть, например, возврат в процесс наблюдений спутниковых дальномеров первого поколения за счет их модернизации. Поэтому рассматриваемые в данной работе способы повышения точности измерений расстояний до ИСЗ на лазерном дальномере ЛД-2 1979 г. выпуска (СКП единичного измерения составляет 2,5 м, дальность действия - 3,5 тыс. км) [2], носят актуальный характер, а результаты выполненных исследований могут быть использованы для целей модернизации других ЛСД.

Цель работы. Главной целью научных исследований, выполненных в работе, является теоретическая и экспериментальная разработка способов и средств повышения точности измерений расстояний до ИСЗ. Поскольку на точность измерений основное влияние оказывает длительность зондирующего импульса и характеристики приемно-регистрирующего канала дальномера, то научные исследования, проводимые в диссертационной работе, направлены на решение следующих задач:

1) исследование физико-математической модели лазерной локации ИСЗ с целью выявления факторов, влияющих на точность измерения расстояний;

2) разработка и исследование алгоритмов расчета на ЭВМ суммарной погрешности измерения расстояний методом лазерной дальнометрии, с целью определения оптимальных путей модернизации приемного и передающего каналов дальномера;

3) исследование способов регистрации эхо-сигнала с целью уменьшения погрешности временной привязки;

4) разработка и исследование метода обработки поступающей во время локации ИСЗ неравноточной информации для учета влияния случайного изменения энергии эхо-сигнала на погрешность результатов измерений;

5) разработка и исследование оптико-электронных устройств опытного образца лазерного излучателя с целью сокращения длительности зондирующего импульса.

Актуальность работы обусловлена необходимостью в увеличении числа станций Российской лазерной сети, а также постоянно растущими требованиями к точности измерений дальностей действующими ЛСД со стороны потребителей информации о геодинамических параметрах и структуре гравитационного поля Земли.

Научная новизна заключена в разработках и исследованиях методов и средств повышения точности измерений ЛСД, связанных с модернизацией оптико-электронных узлов передающего и приемного каналов дальномера. При этом впервые:

1) разработан алгоритм для расчета на ЭВМ физико-математической модели лазерной локации ИСЗ, позволяющий оценить суммарную погрешность измерений при заданных параметрах зондирующего импульса и объекта локации;

2) выполнены исследования по точности способов временной привязки эхо-сигнала, получивших наибольшее распространение в системах регистрации современных ЛСД. В частности показано, что применение способа временной привязки к центру сигнала по следящему порогу существенно повышает точность регистрации по сравнению с традиционными методами;

3) разработан и исследован новый способ обработки поступающей во время лазерной локации ИСЗ неравноточной информации, в котором для каждой принятой лазерной посылки определяется вес измеренного значения дальности в зависимости от амплитуды эхо-сигнала, выделенного на нагрузке фотодетектора;

4) разработан и исследован квантовый генератор на иттрий алюминиевом гранате (ИАГ:Ш) с пассивной модуляцией добротности при использовании в резонаторе двух фототропных затворов на кристаллах литий фтор (Ш7). Получена генерация с улучшенными временными и энергетическими параметрами импульса;

5) разработан, изготовлен и исследован опытный образец компактного лазерного излучателя с параметрами: длительность импульса ти около 3 не, энергия импульса Еи около 0,2 Дж.

Практическая значимость работы

Проведенные в рамках диссертационной работы исследования и полученные результаты позволили разработать:

1) опытный образец лазерного излучателя, предназначенный для модернизации спутниковых дальномеров первого и второго поколений;

2) усовершенствованную систему регистрации приемного канала дальномера, позволяющую производить регистрацию центра эхо-сигнала и измерять его энергию;

3) новый способ приема эхо-сигнала и обработки неравноточных данных лазерной локации ИСЗ, повышающий точность дальномерных измерений не менее чем в 1,5 раза.

Результаты работы могут быть использованы при геодинамических исследованиях и метрологическом обеспечении траекторных измерений (средства вооружения и военная техника).

Достоверность научных положений, изложенных в диссертации, подтверждена результатами моделирования на ЭВМ и данными натурных экспериментов на изготовленном образце лазерного излучателя.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1) Международной научно-технической конференции «Современные проблемы геодезии и оптики», посвященной 65-летию СГГА-НИИГАиК, 23-27 ноября 1998 г.;

2) научно-технической конференции преподавателей СГГА «Современные проблемы геодезии и оптики», 24-27 апреля 2000 г.;

3) регулярных научно-технических семинарах «Методы и средства лазерной спутниковой дальнометрии» СНИИМ, Новосибирск, 1998-2000 гг.

Основные положения, выносимые на защиту

1) математическая модель процесса лазерной локации ИСЗ, позволяющая оценить суммарную погрешность измерений при заданных параметрах ЛСД;

2) способ обработки данных локации, учитывающий энергию каждой принятой лазерной посылки;

3) способ получения улучшенных характеристик лазерного излучения в резонаторе с пассивной модуляцией добротности при использовании в его оптической схеме двух фототропных затворов;

4) разработка оптико-электронных узлов и конструкции опытного образца лазерного излучателя для модернизации спутниковых дальномеров первого и второго поколений.

Заключение

В рамках диссертационной работы были проведены научные исследования и получены практические результаты:

1) проведен сравнительный обзор основных существующих средств и методов определений геодинамических параметров Земли и дана оценка роли и места лазерной спутниковой дальнометрии в космической геодезии;

2) проведен сравнительный анализ современного уровня развития средств лазерной локации ИСЗ в России и за рубежом, в результате которого показана целесообразность восстановления и усовершенствования лазерно-дальномер-ных систем первого поколения типа ЛД-2, «Сажень» и др.;

3) выполнено исследование погрешностей временной привязки эхо-сигнала для методов, получивших наибольшее распространение в системах регистрации современных лазерно-дальномерных систем, и даны рекомендации к их выбору в зависимости от условий проведения наблюдений;

4) на основании анализа результатов математического моделирования на ЭВМ процесса лазерной локации ИСЗ разработана и исследована новая методика обработки поступающей во время наблюдений неравноточной информации с учетом энергии отдельной лазерной посылки, позволяющая уменьшить погрешность результатов измерений приблизительно в 1,5 раза по сравнению с традиционными способами;

5) выполнено исследование модели погрешностей ЛСД с учетом параметров модернизированного спутникового дальномера ЛД-2, показавшее принципиальную возможность использования этого инструмента для целей локации геодинамических ИСЗ;

6) сделано предложение об использовании в приемном канале дальномера радиоэлектронного устройства, функция которого должна состоять в измерении амплитуды принятого эхо-сигнала, что позволяет определить вес измерения в зависимости от энергии лазерной посылки;

7) разработана и исследована оптическая схема квантового генератора с использованием двух фототропных затворов, позволившая существенно улучшить энергетические и временные параметры светового импульса для метода

•5 1 пассивной модуляции добротности на кристалле ИАГ:М размером 8x100 мм;

8) разработан, изготовлен и внедрен компактный лазерный излучатель, генерирующий высокоэнергетические (Е а 0,25 Дж) световые импульсы длительностью около 3,3 не на длине волны 0,532 мкм;

Улучшение характеристик передающего и приемного каналов дальномера за счет практического внедрения результатов проведенных исследований позволяет достигнуть погрешности измерений расстояний модернизированным спутниковым дальномером ЛД-2 от 5 до 8 см для низкоорбитальных и от 10 до 15 см для высокоорбитальных ИСЗ.

Таким образом, модернизация дальномеров первого и второго поколений по предлагаемой в диссертационной работе методике, позволяет при минимальных финансовых затратах значительно уменьшить погрешность измерения расстояний до низкоорбитальных ИСЗ до уровня, сравнимого с погрешностью измерений лазерно-дальномерных систем третьего поколения.

Следует признать, что полученные в диссертационной работе результаты были бы невозможны без активной поддержки и помощи со стороны: директора Сибирского НИИ Метрологии Черепанова В. Я., руководителя отдела «времени и частоты» Толстикова А. С., руководителя лаборатории «астрономического определения времени» Могильницкого Б. С. и других сотрудников этой лаборатории.

В заключение автор выражает глубокую благодарность научным руководителям заслуженному метрологу РФ, доктору технических наук, профессору Юношеву Л. С. и заслуженному деятелю науки РФ, доктору физико-математических наук, профессору Мещерякову Н. А. за чрезвычайно интересную тему диссертационного исследования, многочисленные советы и обсуждения существа проделанной работы.

1. Четырехосный полуавтоматический спутниковый дальномер ЛД-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Рига, 1979.

2. Вращение Земли. Материалы расширенного пленума комиссии по изучению вращения Земли Астрономического совета АН СССР. Киев, 10-13 апреля 1962. Киев: Изд-во АН УССР, 1963, 310 с.

3. Власов Б. И. Построение общей теории методов астрометрии. Пятый российский симпозиум «Метрология времени и пространства», МВП'94, Менделеево, 11-13 октября 1994.: Тр. Менделеево, 1994, 449, Рус.

4. Das JGS-Analysezentrum am GFZ Potsdam: Verarbeitungsistem und Ergebnisse. / Gend Gerd, Dick Galina, Reigber Cristoph. Z. // Vermessungsw. 1995. 120, N 9, 438-444. (нем.).

5. J. Saastamoinen. Inroduction to practical computation of astronomical refraction. Rull Jeadesigue, 106, 1972, pp 383-397.

6. П.Юношев JI. С. Две теоремы астрономической рефракции. Тр. ВНИИФТРИ. М.: ВНИИФТРИ, 1986, с. 87-93.

7. Применение уголковых отражателей при лазерной локации космических объектов. Сб. статей. Астросовет АН СССР. М., 1993. - 86 с.

8. Власов Б., Кауфман М. Б., Синенко Л. А., Юношев Л. С. Принципы построения и развития государственной системы определений ПВЗ Дельта. -Пятый Российский симпозиум «Метрология времени и пространства». 11-13 Октября 1994, ИМВП ГП ВНИИФТРИ.

9. Международная служба вращения Земли. International Earth Rotation Service (MERIT and COTES). Wilns G. A. "Chron. VGGI", 1987, N 185, 180-181.

10. Die Methoden zur Bestimmung der Erdrotations parameter und der neue Internationale Erdrotationsdienst / Montag Hovst // Wiss. Z. Techn. Univ., Dresden. 1989. - 38, N 2. - c. 62-66.

11. Solution for the terrestrial reference frame tused on Lageos laser ranging data. / Montag H., Reigber Ch., Sommerfeld W., Dick Y. // JERS Techn. Note. 1995. -N 19. - L/21 -L/24.

12. The International GPS service for geodinamics (JGS). / Mueller J. / Istanbul-94: 1st. Int. Simp. Deform. Turkey, Istanbul, sept. 5-9, 1994: Abstr. Istanbul, 1994. -p. 5-6.

13. Degnan J. J. Satellite laser ranging: Current status and future prospects // IEEE Trans. 1985. - Vol. GE-23, № 4. - P. 398-413.

14. Degnan J. J. Optimum wavelengths for two color ranging // Proc. Of the 8-th International workshop on laser ranging instrumentation. Annapolis, Maryland: 18-22 May 1992. P. 7.1-7.14.

15. Могильницкий Б. С., Тиссен В. М., Шмидт JI. В., Грязев С. М., Жарков В. И. Разработка и исследование лазерной системы для прецизионного дальномера. Заключительный отчет по теме «Полюс». Рукопись, г. Новосибирск, 1990, 121 с.

16. Спутниковый лазерный дальномер «Грань». Суетенко А. В., Епихин В. М., Клюев В. А., Луньков О. С., Панюшкин О. В., Соломонов А. Л. 5 Российский симпозиум «Метрология времени и пространства». МВП'94, Менделеево, 11-13 октября, 1994: Тр. Менделеево, 1994.

17. Импульсные лазерные дальномеры. Метрологическое обеспечение. Основные положения (проект). М.: Госстандарт, 1989.

18. Маликов М. Ф. Основы метрологии. Ч. 1. Учение об измерениях./ Комитет по делам мер и измерительным приборам при СМ СССР/. М., 1949, 480 с.

19. Кемниц Ю. В. Теория ошибок измерений. М.: Геодезиздат, 1961, 112 с.

20. Кокурин Ю. Л. Лазерная локация Луны. — В кн.: Лазеры и их использование в физических исследованиях. Труды ФИ АН СССР им П. Н. Лебедева, т. 91.-М.: «Наука», 1977, 226 с.

21. Батраков А. С. Квантовые приборы. Ленинград: Энергия, 1972, с. 176.

22. Зб.Зуев В. Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере.

23. М.: Советское радио, 1970, с. 496.

24. Гуревич А. С. и др. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976, 277 с.

25. Распространение лазерного излучения в случайно-неоднородных средах. / А. М. Прохоров, Ф. В. Бункин, К. С. Гочелашвили, В. И. Шишков. // УФН. -1974. т. 114, вып. 3. - с. 415-456.

26. Зуев В. Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. М.: Сов. Радио, 1981, с. 288.

27. Гуревич А. С. и др. Эмпирические данные о мелкомасштабной структуре атмосферной турбулентности. В кн.: Атмосферная турбулентность и распространение радиоволн. Труды международного коллоквиума. Москва, 15-22 июня 1965 г. М.: Наука, 1967, 374 с.

28. Волков Ю. А. и др. Турбулентность в пограничном слое атмосферы над степной и морской поверхностями. Изв. АН СССР. ФА и О, 1968, т. 4, № ДО, с. 1026-1041.

29. Грачева M. Е., Гуревич А. С. Простая модель расчета турбулентных помех в оптических системах. Изв. АН СССР. ФА и О, 1980, т. 16, № 10, с. 11071111.

30. Fried D. L. / J. Opt. Soc. Am., 1967, 57, 980.

31. Татарский В. И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967, 548 с.

32. J. Z. Bufton, R. S. Lyer, L. S. Taylor. Scintillation statistics caused by atmospheric turbulence and speckle in satellite laser ranging. App. Opt., № 9, v 16, 1977, pp 2408-2413.

33. Плешанов Ю. В., Самойлов В. Д. Амплитудная ошибка импульсного дальномера при флуктуации сигнала. Оптико-механическая промышленность, 1979, №3, с. 9-11.

34. Шубников Е. И., Субботин Ф. М. О форме одноэлектронного импульса ФЭУ. Приборы и техника эксперимента, 1973, № 1, с. 179-180.

35. Байбородин Ю. В. Основы лазерной техники. Киев: Вища школа, 1981, 407 с.

36. Юношев JI. С. и др. Научно-технический отчет по НИР «Комплекс». ИМВП ГП ВНИИФТРИ. М.: Тр. ВНИИФТРИ, 1993.

37. Бекетов С. В., Потапов А. В., Чернявский А. Ф. Методы измерения временных положений импульсов детекторов излучения (обзор). Приборы и техника эксперимента, 1976, № 4, с. 7-30.

38. Малевич И. А. Методы и электронные системы анализа оптических процессов: (При их временном отображении). Минск: Издательство БГУ им. В. И. Ленина, 1981.-383 с.

39. Применение уголковых отражателей при лазерной локации космических объектов. Сборник статей. — М.: Астрономический совет АН СССР, 1973, 85 с.

40. Ахманов С. А., Дьяков Ю. Е., Чирник А. А. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981, 640 с.

41. Волновые и флуктуационные процессы в лазерах. / С. Г. Зейгер, Ю. JI. Кли-мантович, П. С. Ланда и др.; Под. ред. Ю. Л. Климантовича. М.: Наука, 1974,415 с.

42. Квантовые флуктуации излучения лазера. / Ф. Арсини, М. Скальме, Г. Ха-кен, В. Вайдлих: пер. с англ. / под ред. А. П. Казанцева. М.: Мир, 1974, 236 с.

43. Ковалева Т. А. и др. Шумы фотоэлектронных умножителей (Обзор). Приборы и техника эксперимента, 1966, № 5, с. 5-19.

44. Частотомер вычислительный 43-65. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

45. Стандарт частоты 41-69. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

46. Мещеряков Н. А., Тиссен В. М., Толстиков А. С. Оптимизация методов приема и обработки информации в спутниковых лазерно-дальномерных системах. Измерительная техника. В печати.

47. Постоянная поправка дальномера и оптимальное измерение расстояний. / Haimos F. Zeszyty naukowe, Geodesja, 1981, N 780, р. 77-86.

48. Кузьмичев В. Е. Законы и формулы физики / Отв. ред. В. К. Тартаковский.- Киев: Наук, думка, 1989. 864 с.

49. Ветохин С. С., Гулаков И. Р., Писляк Ю. В. Оптимизация отношения сигнал / шум и стабильности одноэлектронных фотоэлектронных умножителей.

50. Приборы и техника эксперимента, 1978, № 6, с. 119-120.

51. Физика атмосферы / Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Под ред. Алленова М. И. СПб. М.: Гид-рометеоиздат, 1996. - 168 с.

52. Нелюбина В. П., Нелюбин Н. Ф. Точность определения рефракционных поправок в оптической дальнометрии. В кн.: Рефракция оптических волн в атмосфере. — Томск: Томский филиал СО АН СССР, 1982. — 186 с.

53. Юношев Л. С. Трехмерная модель астрономической рефракции. — Измерительная техника, 1984, № 1, с. 29-30.

54. К. Фрум, Л. Эссен. Скорость света и радиоволн. М.: Мир, 1973. - 196 с.

55. Нелюбин Н. Ф. Учет влияния атмосферы при измерениях зенитных расстояний и наклонных дальностей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Львов, 1984. — 21 с.

56. Прилепин М. Т. О новом способе вычисления рефракции с использованием дисперсии света. М.: Труды Цниигаик, вып. 114, 1957, с. 127.

57. Р. L. Bender, J. С. Owens. J. Geophysical researh letters. 70,1965 p. 2461.

58. John J. Degnan. Millimeter Accuracy Satellite Laser Ranging: A Review. Contributions of Space Geodesy to Geodynamics: Technology. Geodynamics Sériés. V. 25. American Geophysical Union Washington, D. C., 1993, p. 133-162.

59. Мещеряков H. A., Могильницкий Б. С., Тиссен В. M., Толстиков А. С. Оценка потенциальной точности измерения расстояний модернизированным спутниковым дальномером ЛД-2. Измерительная техника. В печати.

60. Могильницкий Б. С., Тиссен В. М., Тырыжкин И. С. Импульсный HAT:Nd лазер как задающий генератор излучателя системы лазерного дальномера. Труды третьей Всесоюзной научно-технической конференции «Метрология в дальнометрии». Новосибирск, 1988, 125 с.

61. Мещеряков Н. А., Тиссен В. М. Компактный лазерный излучатель мощных импульсов наносекундной длительности для локации. Сибирская Государственная Геодезическая Академия. Вестник СГГА. Вып. 6, Новосибирск, 2001. В печати.

62. Справочник по лазерам / Под ред. А. М. Прохорова. В 2-х томах. Т. 1. М.: Сов. радио, 1978. - 504 с.

63. Гурзадян Г. Г. и др. Нелинейно оптические кристаллы: Свойства и применение в квантовой электронике. Справочник. М.: Радио и связь, 1991.- 159 с.

64. Крылов К. И. и др. Основы лазерной техники. — Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1990, 316 с.

65. Белостоцкий Б. Р. и др. Основы лазерной техники. Твердотельные ОКГ. -М.: Сов. радио, 1972. 407 с.

66. Шерстобитов В. Е., Винокуров Г. И. Свойства неустойчивых резонаторов с большим эквивалентным числом Френеля. Квантовая электроника. 3(9) 1972. —с. 36-45.

67. Мещеряков Н. А. Оптические квантовые генераторы. Физика процессов формирования и преобразования излучения. Новосибирск, 1983. - 187 с.

68. Ефимов О. М., Мекрюков А. М., Рейтеров В. М. Оптический пробой кристаллов Ы¥ с радиационными ЦО. — Квантовая электроника, Том 16,1989, №12, с. 2520-2524.

69. Бессонова Т. С., Данилейко Ю. К., Николаев В. Н., Сидорин А. В. О лазерной прочности кристаллов Ы¥. — Квантовая электроника, Том 8, 1981, № 10, с. 2262-2263.

70. Мейтленд А., Данн М. Введение в физику лазеров. Перевод с англ. Батано-ва В. А. под ред. Анисимова С. И., Издательство „Наука", Главнвя редакция физико-математической литературы, 1978. ^

71. Справочник по лазерам / Под ред. А. М. Прохорова. В 2-х томах. Т. 2. М.: Сов. радио, 1978. - 400 с.

72. Физические величины: Справочник / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под. ред. И. С. Григорьева, Е. 3. Мейлихова. М.; Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

73. Шмелев К. Д., Королев Г. В., Источники электропитания лазеров. — М,: Энергоиздат, 1980. 168 с.

74. Бурдаев Б. Я., и др. Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения. М.: Радио и связь, 1981. - 286 с.