近期,由中国科学院上海天文台牵头，基于上海天文台国家平台考核设备60cm激光卫星望远镜系统（设备编号1000210171983016），联合长春理工大学、上海大学、北京盛镭科技有限公司等单位完成的5kHz 高重复频率毫米级精度卫星激光测距（SLR）系统，性能实现跨越式提升,地面靶标测距精度由传统6~8mm提升至2~3mm,年平均精度稳定在2.4mm，卫星整体测距精度从6~10mm提升至2~4mm，其中同步轨道北斗卫星测距精度达1.9mm；由国际激光测距服务组织的数据评估，国际标准卫星Lageos的标准点精度0.9mm，轨道短期稳定性5.8mm、长期稳定性2.1mm，全部指标国际前列，综合实力进入国际SLR台站第一梯队。该成果《高数据质量高精度毫米级重复频率5kHz卫星激光测距》以封面论文形式发表于《地球与行星物理论评（中英文）》期刊，集中展示我国在该领域的重大创新,系统关键指标在国际各个SLR台站中位列前列，国内SLR系统中达到最好的水平，为空间目标的高精度测量提供了有效的途径。

图1：国际ILRS台站的系统标校精度排名，上海天文台2.5mm, 与Graz站并列第四

图2：国际ILRS台站Lageos卫星的标准点精度排名分布，上海天文台0.9mm，与Tsukuba站并列第二

图3：重复频率5 kHz卫星激光测距系统夜间运行激光发射实物效果图，激光指激光地球动力学卫星 lageos1的球形实物，右下角为上海天文台自2012年十几年来系统测量精度统计，体现了系统从厘米级（~1cm）至毫米级(2~3mm)提升，其中2024年11月对应系统测量精度为2.1mm

卫星激光测距是目前全球精度最高的空间大地测量技术,其原理是通过精确测量激光脉冲从地面观测站发射至卫星并返回的时间间隔,计算出卫星与地面站的精确距离。经过六十余年发展,国际卫星激光测距技术正朝着更高重复频率、更高测距精度、全天时稳定观测的方向快速推进。上海天文台卫星激光测距科研团队经系统分析证实,激光器脉冲宽度与单光子探测器时间抖动是制约测距精度迈入亚毫米—毫米级的核心瓶颈,针对这一难题,团队开展系统性优化升级,联合研究开发窄脉宽15ps的高稳定皮秒绿光激光器,大幅降低激光脉冲带来的时间测量误差;选用MPD高性能单光子探测器,同时对距离门控电路、事件计时器、高速数据采集等进行全面改进,确保系统在5kHz重复频率下稳定可靠、日夜不间断运行。此次成果不仅巩固了我国在高重复频率卫星激光测距领域的领先地位,更为北斗导航卫星精密定轨、地球动力学精细观测等提供了硬核技术保障。未来,研究团队将继续推进系统小型化、智能化升级,拓展深空激光测距、空间碎片高精度测量等新应用,持续提升我国在全球空间大地测量领域的技术竞争力,进一步深化成果的应用延伸。

国际激光测距服务组织：ILRS:https://ilrs.cddis.eosdis.nasa.gov/network/system_performance/global_report_cards/monthly/2025/06/2025_06_Monthly_report_card.html

文章链接：https://www.sjdz.org.cn/article/doi/10.19975/j.dqyxx.2025-033

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