火箭起飛段的激光主動融合軌跡測量技術

師恒，高昕，李希宇，雷呈強，胡蕾，宗永紅，鄭東昊，孫銳

（1 北京跟蹤與通信技術研究所，北京 100094）

（2 中國科學院西安光學精密機械研究所，西安 710119）

（3 中國科學院空間精密測量技術重點實驗室，西安 710119）

（4 青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心，山東 青島 266237）

0 引言

近年來，隨著航天技術的不斷發展，越來越多的新型火箭運用到航天發射中，火箭垂直起飛段的高精度軌跡數據可用于評定火箭的技術性能和精度［1］，也可為火箭的改進設計和定型提供數據參考，同時也為火箭起飛安全控制系統提供重要的軌跡參考數據［2］。

火箭垂直起飛段的軌跡只有垂直上升方向的變化，水平面兩個方向的軌跡理論上沒有偏移。但在實際發射過程中，由于各種干擾以及對火箭的實時控制存在一定的時延和偏差，火箭水平面的實際軌跡不可避免會存在一定的偏移。

國外早期的航天火箭試驗主要依靠光電測量設備，精確實現發射軌跡和位姿測量。后期將光電設備與無線電測距系統綜合為一體，取長補短，互為補充。美國采用多星高軌GPS 的測量體制，將GPS 技術應用于靶場外彈道軌跡的高精度測定中［3］，為靶場各類設備外彈道的設計、檢驗及修正，提供了前所未有的技術支持。國外在激光雷達的研制方面取得了很多成果，具有代表性的改進型Firepond 單脈沖激光雷達［4］，解決了高精度、高剛度、小慣量的跟蹤技術，跟蹤精度達到0.2″，可高精度識別測量火箭發射的運動數據。近年來，經過開發研究，美國空軍試驗室將激光雷達的精度從0.45 m 提高到了0.015 m，為高精度測量火箭的軌跡數據奠定了基礎［5］。……