用于卫星-卫星跟踪的飞秒光频梳相干激光雷达技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61108067
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    杨馥
  • 依托单位：
    东华大学
  • 学科分类：
    F0510.空间、大气、海洋与环境光学
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

卫星-卫星跟踪技术被视为当今重力场探测最有价值的研究技术之一，其中最核心的设备即高分辨率（50um量级）的星间测距系统。传统的微波星间测距系统受限于发射源的长波长，导致分辨率难以提高，因而用激光代替微波实现高精度卫星-卫星跟踪已成为发展趋势。近十年发展起来的飞秒光频梳激光器因其特有的宽光谱为高分辨率距离测量提供了一条捷径。本项目即采用飞秒光频梳激光器作为光源，通过相干检测、差分色散补偿，多普勒频移获取的方法来获取目标距离及速度信息。主要研究内容包括建立飞秒光频梳相干测速测距系统的理论模型，模拟仿真系统性能；并针对特定的星间应用环境，优化设计系统参数；以及搭建一套基于该原理的实验装置。既从理论上走通该技术路线，又通过实际实验效果检验该技术路线的可行性、优越性。为我国未来具有自主知识产权的卫星-卫星跟踪技术打下扎实理论基础以及积累丰富实践经验。

结项摘要

地球重力场信息的精确获取被认为是对地球科学最具价值的贡献之一。下一代重力场探测载荷将通过激光对卫星-卫星之间的精密跟踪来实现。飞秒光频梳因其特有的超宽光谱特性为高精度的距离测量打开了一扇窗。本项目旨在从原理和实验两个方面同时对基于差分色散补偿的飞秒光频梳测距方法进行了验证；在理论上和传统互相关法进行了比较；并针对卫星-卫星跟踪的特殊应用背景，对系统参数进行了优化。. 项目研究期间，项目组成员以第一/通讯作者身份发表SCI论文5篇，EI论文2篇，获授权发明专利1项，培养研究生1名。具体研究结论为：. 1）基于传统互相关技术的测距理论和基于差分色散补偿的测距理论，这两种测距方法均能实现优于0.65um的测距精度，以及脉冲间隔的模糊距离。基于传统互相关技术的测距理论为产生可靠的互相关强度曲线，需硬件上在脉冲间隔长度内逐步改变光程，扫描步长分辨率需达到亚微米量级，这样一次完整的测量需在硬件上改变光程的次数达到1E6量级。而基于差分色散补偿的测距理论无需在硬件上改变光程。相干信号按照光谱被分为N个通道，每个通道分别实施相位补偿后再进行相干叠加。所有的信号处理均在软件中完成。研究结果表明通道数目的影响较通道间隔和通道带宽要显著得多。另外，通道间隔应为脉冲重复频率的整数倍，和整数倍的偏离关系要小于1.5%，若不能满足该条件，光程差需控制在一个脉冲间隔内。另外，脉冲重复频率的抖动范围需控制在1E-4以下。. 2）以该应用背景下典型卫星间距50km为例，结合结题报告中表1的固定参数列表，得到的优化系统参数为出射本振平均功率10mW（即参考光），出射信号平均功率为400mW，接收望远镜有效口径为400mm。. 3）搭建的实验系统能够真实反映系统光程差，验证了基于差分色散补偿的飞秒光频梳测距理论的有效性。受限于采样示波器的采样深度,采集速率的影响，验证实验系统软件补偿光程差范围为3.1mm（即光程差测量范围为3.1mm），模糊距离为0.5mm，测距精度为5um。若能精确获知传输介质在光谱范围的群折射率，则可进一步提高测距精度。. 本项目的研究成果为基于差分色散补偿的飞秒光频梳测距方法奠定了较好理论、实验基础，为卫星-卫星间的精密跟踪提供了一种新途径。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
An all-fibre multi-parameter sensor for composite structures based on a chirped fibre Bragg grating
基于啁啾光纤布拉格光栅的复合结构全光纤多参数传感器
  • DOI：
    10.2478/s11772-013-0092-8
  • 发表时间：
    2013-05
  • 期刊：
    Opto-Electronics Review
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Zhan, Y.;Li, L.;Yang, F.;Gu, K.;Wu, H.;Yu, M.
  • 通讯作者：
    Yu, M.
Research of an integrative technique with polarization modulation for generating high-quality multi-wavelength optical source
偏振调制集成技术产生高质量多波长光源的研究
  • DOI：
    10.1016/j.ijleo.2014.08.081
  • 发表时间：
    2014-11
  • 期刊：
    Optik
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Zhan, Yage;Wang, Kun;Li, Li;Kong, Yong;Yang, Fu
  • 通讯作者：
    Yang, Fu
A novel modulation technique to enhance the optical intensity of referenced light for BOTDRs high-accuracy signal interrogation
一种增强 BOTDR 参考光光强度的新型调制技术
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Optoelectronics and Advanced Materials
  • 影响因子：
    0.5
  • 作者：
    Zhan, Yage;Wang, Kun;Li, Li;Kong, Yong;Yang, Fu;Zhao, Xiaokai
  • 通讯作者：
    Zhao, Xiaokai
Laser Altimeter Based on Random Code Phase Modulation and Heterodyne Detection
基于随机码相位调制和外差检测的激光高度计
  • DOI：
    10.1109/lpt.2014.2356333
  • 发表时间：
    2014-12
  • 期刊：
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Yang, Fu;He, Yan;Chen, Weibiao;Zhan, Yage
  • 通讯作者：
    Zhan, Yage
Femtosecond laser range finders based on traditional cross correlation method and frequency resolved dispersion compensation method
基于传统互相关法和频率分辨色散补偿法的飞秒激光测距仪
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2013.11.043
  • 发表时间：
    2014-04
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    杨馥
  • 通讯作者：
    杨馥

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其他文献

基于伪随机码相位调制和外差探测的高精度激光测速测距系统研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    飞控与探测
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨馥;邱子胜;李姝欣;程楚玉;刘政;傅紫源
  • 通讯作者：
    傅紫源

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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