GB/T 41209-2021 月球與行星探測(cè)激光測(cè)距儀通 用規(guī)范（正式版）

ICS49.090月球與行星探測(cè)激光測(cè)距儀通用規(guī)范國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T41209—2021 I 4技術(shù)要求 4.1功能 2 4.3環(huán)境適應(yīng)性 3 5.1功能測(cè)試 45.2性能測(cè)試 5.3環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)測(cè)試 6.3存儲(chǔ) 6.4隨行文件 IGB/T41209—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)科學(xué)院提出。本文件由全國(guó)空間科學(xué)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC312)歸口。本文件起草單位：中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所。1GB/T41209—2021月球與行星探測(cè)激光測(cè)距儀通用規(guī)范本文件適用于月球與行星探測(cè)任務(wù)的激光測(cè)距儀的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與應(yīng)用等。其他工作于大氣層外環(huán)境的激光測(cè)距儀參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文GB/T2423.1電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A:低溫GB/T2423.5環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ea和導(dǎo)則：沖擊GB/T2423.10環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc:振動(dòng)(正弦)GB/T2423.15電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ga和導(dǎo)則：穩(wěn)態(tài)加速度GB/T2423.22環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)N:溫度變化GB/T2423.56環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fh:寬帶隨機(jī)振動(dòng)和導(dǎo)則GB/T4937.18半導(dǎo)體器件機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法第18部分：電離輻照(總劑量)GB/T14267—2009光電測(cè)距儀GB/T17626.1電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)抗擾度試驗(yàn)總論GB/T17626.2電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.3電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.4電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.5電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.6電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度GB/T17626.7電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波、間諧波的測(cè)量和測(cè)量?jī)x器導(dǎo)則GB/T17626.8電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.9電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)脈沖磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.10電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)阻尼振蕩磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.11電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.12電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)振鈴波抗擾度試驗(yàn)GB/T26829脈沖激光測(cè)距儀測(cè)距參數(shù)的室內(nèi)測(cè)試方法GB/T29299半導(dǎo)體激光測(cè)距儀通用技術(shù)條件GB/T34515航天器熱平衡試驗(yàn)方法2GB/TGB/TGB/T345223707937757航天器熱真空試驗(yàn)方法設(shè)備可靠性可靠性評(píng)估方法電子電氣產(chǎn)品用材料和零部件中揮發(fā)性有機(jī)物釋放速率的測(cè)定釋放測(cè)試艙-氣相色譜質(zhì)譜法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T14267—2009、GB/T29299界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1儀器距離測(cè)量結(jié)果偏離應(yīng)有值的程度。[來(lái)源：GB/T14267—2009,3.11,有修改]3.2測(cè)距分辨率rangingresolution儀器能夠有效辨別的最小測(cè)距示值差。[來(lái)源：GB/T14267—2009,3.9,有修改]3.3與儀器所測(cè)距離成比例的改正因子。3.4最大測(cè)程maximumrange在規(guī)定目標(biāo)表面反射率和激光傳輸環(huán)境下，達(dá)到規(guī)定的探測(cè)概率時(shí)所能探測(cè)到的最遠(yuǎn)距離。3.5最小測(cè)程minimumrange在規(guī)定目標(biāo)表面反射率和激光傳輸環(huán)境下，達(dá)到規(guī)定的探測(cè)概率時(shí)所能探測(cè)到的最短距離。4技術(shù)要求4.1功能4.1.1背景光抑制及耐強(qiáng)光應(yīng)具備背景光抑制及耐受太陽(yáng)直射能力，噪聲引起的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)率應(yīng)小于1%,耐受太陽(yáng)直射時(shí)間應(yīng)不小于30s。4.1.2自動(dòng)增益調(diào)整應(yīng)具備信號(hào)強(qiáng)度判斷和自動(dòng)增益控制能力，可適應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度變化。應(yīng)具備通過(guò)指令注入進(jìn)行在軌狀態(tài)調(diào)整功能，包括激光發(fā)射能量調(diào)整、激光回波鑒別閾值調(diào)整、核心溫度范圍調(diào)整等。3GB/T41209—20214.1.4在軌自檢應(yīng)具備在軌自檢功能，包括測(cè)距數(shù)據(jù)有效性、超量程判斷、控制單元運(yùn)行狀態(tài)判斷、溫度范圍判斷等。激光發(fā)散角應(yīng)不大于1mrad。4.2.2激光發(fā)射能量對(duì)月球探測(cè)激光發(fā)射能量應(yīng)在10mJ～100mJ,對(duì)小行星探測(cè)激光發(fā)射能量應(yīng)在0.1mJ～10mJ。激光重復(fù)頻率應(yīng)在1Hz～10Hz。對(duì)月球與行星(不含小行星)環(huán)繞軌道探測(cè)的最大測(cè)程應(yīng)在100km～200km。對(duì)小行星探測(cè)的最大測(cè)程應(yīng)在15km～50km。對(duì)月球與行星(不含小行星)環(huán)繞探測(cè)的最小測(cè)程應(yīng)不低于1km。對(duì)小行星抵近探測(cè)、著陸探測(cè)的最小測(cè)程應(yīng)不高于10m。激光測(cè)距儀整機(jī)在軌工作壽命應(yīng)不小于2個(gè)地球年，激光發(fā)射裝置累計(jì)發(fā)射次數(shù)不小于1×10?次。應(yīng)符合航天產(chǎn)品可靠性要求。4.3環(huán)境適應(yīng)性4GB/T41209—2021體應(yīng)采用氣密設(shè)計(jì)。對(duì)無(wú)先驗(yàn)數(shù)據(jù)的材料和元器件應(yīng)進(jìn)行紫外輻照、電離總劑量輻照等試驗(yàn)驗(yàn)證。抗空間輻照試驗(yàn)應(yīng)符合航天產(chǎn)品抗輻照設(shè)計(jì)要求。規(guī)定。5測(cè)試及試驗(yàn)方法應(yīng)通過(guò)功能測(cè)試驗(yàn)證產(chǎn)品功能要求的符合性。功能檢驗(yàn)項(xiàng)目及測(cè)試方法按表1規(guī)定。序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)鑒定檢驗(yàn)交付檢驗(yàn)試驗(yàn)方法1背景光抑制及耐強(qiáng)光功能按5.1.2b)和5.1.2c)規(guī)定2自動(dòng)增益調(diào)整按5.1.2a)規(guī)定3在軌狀態(tài)調(diào)整按5.1.3a)規(guī)定4在軌自檢按5.1.3b)規(guī)定注：“●”表示必檢項(xiàng)目，“—”表示可選項(xiàng)目。室外測(cè)距試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量激光測(cè)距儀在目標(biāo)信號(hào)變化下的測(cè)距能力，測(cè)試激光測(cè)距儀背景光抑制及激光測(cè)距儀激光測(cè)距儀接收望遠(yuǎn)鏡光學(xué)衰減片組脈沖激光器面口標(biāo)5GB/T41209—2021測(cè)試方法如下。a)在激光發(fā)射光路上安裝光學(xué)衰減片組，對(duì)面目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距。調(diào)整光學(xué)衰減片組模擬信號(hào)變化b)在較亮光照條件下對(duì)面目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，測(cè)試虛警率，當(dāng)噪聲引起的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)率小于1%時(shí)，認(rèn)為背景光抑制功能有效。c)將激光測(cè)距儀對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，持續(xù)時(shí)間不小于30s,測(cè)距儀不被損壞，太陽(yáng)光移出視場(chǎng)后5s內(nèi)測(cè)距室內(nèi)測(cè)距試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量激光測(cè)距儀的指令響應(yīng)、數(shù)據(jù)傳輸能力，測(cè)試在軌參數(shù)調(diào)整、在軌自檢等功能。測(cè)試步驟如下：應(yīng)通過(guò)性能測(cè)試驗(yàn)證產(chǎn)品性能指標(biāo)的符合性。在激光測(cè)距儀的鑒定檢驗(yàn)階段及交付檢驗(yàn)階段都需對(duì)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。性能指標(biāo)檢驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)方法按表2規(guī)定。其他標(biāo)準(zhǔn)中可直接采用的測(cè)試分析表2性能指標(biāo)測(cè)試序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)鑒定檢驗(yàn)交付檢驗(yàn)試驗(yàn)方法1激光發(fā)散角按5.2.2規(guī)定2激光發(fā)射能量按5.2.3規(guī)定3激光重復(fù)頻率按5.2.3規(guī)定4測(cè)距分辨率按5.2.4規(guī)定5測(cè)距精度按5.2.5規(guī)定6最大測(cè)程按5.2.6規(guī)定7最小測(cè)程按GB/T26829規(guī)定8動(dòng)態(tài)范圍按5.2.7規(guī)定9壽命按5.2.8規(guī)定可靠性按GB/T37079規(guī)定注：“●”表示必檢項(xiàng)目，“—”表示可選項(xiàng)目?？墒褂萌缦路椒ㄖ贿M(jìn)行測(cè)試：a)按GB/T13739—2011中5.2.2及第6章的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)量；6激光測(cè)距激光測(cè)距儀發(fā)射接收b)在GB/T13739—2011中5.1.2基礎(chǔ)上，采用光束分析儀進(jìn)行激光發(fā)散角測(cè)量。激光發(fā)散角測(cè)試框圖見(jiàn)圖2。光學(xué)衰減片紐-f(透鏡焦距)圖2激光發(fā)散角測(cè)試框圖d)激光穩(wěn)定后，在光束分析儀軟件中選擇能量占比為1/e2的判斷條件，以軟件計(jì)算輸出的發(fā)散角作為測(cè)試結(jié)果。采用激光能量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，探頭有效孔徑應(yīng)大于激光出射光斑直徑。激光能量測(cè)試系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖3。量計(jì)b)調(diào)整結(jié)束后開(kāi)始測(cè)量激光能量，采用測(cè)試系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。a)對(duì)選定位置進(jìn)行距離測(cè)量，測(cè)量次數(shù)不低于50次，取測(cè)量平均值作為第一次測(cè)量點(diǎn)距離L。,7GB/T41209—2021單位為米(m);b)將激光測(cè)距儀沿發(fā)射光軸方向前移或后移一個(gè)分辨率距離Lr,進(jìn)行距離測(cè)量，測(cè)量次數(shù)不低于50次，取測(cè)量平均值作為移動(dòng)后測(cè)量點(diǎn)距離L?,單位為米(m);5.2.5測(cè)距精度測(cè)試5.2.5.1乘常數(shù)不顯著產(chǎn)品測(cè)試方法對(duì)最大測(cè)程內(nèi)乘常數(shù)不顯著的產(chǎn)品，選擇以下兩種方法之一進(jìn)行測(cè)試。a)按GB/T26829規(guī)定，在產(chǎn)品發(fā)射、接收光路中接入固定長(zhǎng)度光纖進(jìn)行測(cè)試。要求光纖往返等效光程與最大測(cè)程大致相當(dāng)。b)按5.1.2在室外對(duì)已知距離面目標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。按公式(1)計(jì)算得到測(cè)距精度： (1)式中：d,——經(jīng)儀器測(cè)得的距離與實(shí)際距離之間的常數(shù)差值修正后的第i次測(cè)量值，單位為米(m);d——標(biāo)定距離，單位為米(m)。5.2.5.2乘常數(shù)顯著產(chǎn)品測(cè)試方法對(duì)最大測(cè)程內(nèi)乘常數(shù)顯著的產(chǎn)品，按公式(2)和公式(3)計(jì)算。 (2)diR=di+Rmax×f (3)式中：d;R——第i次測(cè)量值中的最大測(cè)程，單位為米(m);f——激光測(cè)距儀乘常數(shù)；5.2.6最大測(cè)程測(cè)試采用消光比法進(jìn)行最大測(cè)程測(cè)量。對(duì)一個(gè)已知距離、已知反射率的面目標(biāo)按固定頻率進(jìn)行探測(cè)，在激光發(fā)射路徑上放置光學(xué)衰減片組，不斷增加衰減量，直至探測(cè)概率降低到95%或具體指標(biāo)要求時(shí)，以此時(shí)激光發(fā)射路徑上的光學(xué)衰減量作為消光比(ER)。測(cè)試系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。測(cè)試步驟如下：a)選擇能見(jiàn)度≥5km,無(wú)雨、無(wú)塵、無(wú)霧的天氣進(jìn)行對(duì)外面目標(biāo)測(cè)試；b)采用輔助瞄準(zhǔn)鏡對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，激光發(fā)射光路與面目標(biāo)基本垂直；c)調(diào)整激光發(fā)射光路上的光學(xué)衰減片組，直至探測(cè)概率降低至95%;d)記錄此時(shí)的激光能量、光學(xué)衰減量，獲得消光比系數(shù)ER;e)按公式(4)計(jì)算得到最大測(cè)程：…………8GB/T41209—2021式中：ta?——行星探測(cè)環(huán)境單程透過(guò)率；T?——測(cè)試時(shí)大氣透過(guò)率；p?——行星表面漫反射率；P?——消光比測(cè)試靶板的漫反射率；ER——消光比系數(shù)，無(wú)量綱；R——測(cè)試靶板距離，單位為米(m)。5.2.7動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試過(guò)程如下：a)按5.2.6進(jìn)行消光比測(cè)試，在達(dá)到最大消光比ER后，在當(dāng)前位置進(jìn)行距離測(cè)量，測(cè)量次數(shù)不低于50次，取測(cè)量平均值作為L(zhǎng)o;b)降低消光比系數(shù)ER至要求的動(dòng)態(tài)范圍；c)繼續(xù)在當(dāng)前位置進(jìn)行距離測(cè)量，測(cè)量次數(shù)不低于50次，得到測(cè)量平均值作為L(zhǎng)?;為無(wú)效。5.2.8壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)儀器中所用材料、工藝與發(fā)射產(chǎn)品應(yīng)保持一致。激光器壽命試驗(yàn)條件及方法如下：b)激光器頭部溫度范圍：按中心工作溫度點(diǎn)要求，并采取強(qiáng)制冷卻等措施保持激光器頭部溫度穩(wěn)定在±1℃內(nèi)；c)采取等速或加速工作模式，使激光累積發(fā)射脈沖≥1×10?次，或以輸入規(guī)范要求的脈沖數(shù)d)試驗(yàn)中途若激光發(fā)射能量下降幅度超過(guò)10%,可在安全裕度范圍內(nèi)提高激光器驅(qū)動(dòng)電流增加輸出能量，直至達(dá)到累積脈沖次數(shù)。若仍達(dá)不到，該項(xiàng)試驗(yàn)終止。5.3環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)測(cè)試通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)環(huán)境適應(yīng)性要求的符合性。在激光測(cè)距儀的鑒定檢驗(yàn)階段及交付檢驗(yàn)階段都應(yīng)對(duì)環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)方法按表3規(guī)定。其他標(biāo)準(zhǔn)中可直接采用序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目鑒定檢驗(yàn)交付檢驗(yàn)試驗(yàn)方法1空間溫度適應(yīng)性熱循環(huán)按GB/T2423.22規(guī)定2低溫存儲(chǔ)按GB/T2423.1規(guī)定3熱真空按GB/T34522規(guī)定4熱平衡按GB/T34515規(guī)定9GB/T41209—2021表3環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)方法(續(xù))序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目鑒定檢驗(yàn)交付檢驗(yàn)試驗(yàn)方法5力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性加速度按GB/T2423.15規(guī)定6正弦振動(dòng)按GB/T2423.10規(guī)定7隨機(jī)振動(dòng)按GB/T2423.56規(guī)定8沖擊按GB/T2423.5規(guī)定9真空環(huán)境適應(yīng)性真空激光性能測(cè)試按5.3.2規(guī)定材料揮發(fā)測(cè)試按GB/T37757規(guī)定抗空間輻照設(shè)計(jì)電離總劑量輻照按GB/T4937.18規(guī)定紫外輻照按5.3.3規(guī)定電磁環(huán)境適應(yīng)性電磁兼容性測(cè)試按GB/T17626.1~注1:“●”表示必檢項(xiàng)目，“—”表示可選項(xiàng)目。注2:電離總劑量輻照、紫外輻照、真空材料揮發(fā)一般為原材料及組件試驗(yàn)。5.3.2真空激光性能測(cè)試真空激光性能測(cè)試是用來(lái)驗(yàn)證激光器在真空中正常工作及適應(yīng)中心工作溫度點(diǎn)漂移的能力。測(cè)試原理框圖見(jiàn)圖4。光束分析儀激光測(cè)距儀地檢系統(tǒng)平行光管地檢系統(tǒng)圖4真空激光性能測(cè)試原理框圖測(cè)試步驟如下。a)將被測(cè)激光測(cè)距儀安裝在真空罐內(nèi)的載物平臺(tái)上，要求參與測(cè)試的平行光管也處于同一壓力環(huán)境、同一安裝平臺(tái)上。如測(cè)試條件不允許，可將平行光管安裝在真空罐外，通過(guò)透光窗口進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)指標(biāo)需求適當(dāng)放寬要求。b)激光測(cè)距儀發(fā)射通道上安裝光學(xué)衰減片組，將激光發(fā)射光束引入平行光管焦面上的光束分析儀上，模擬遠(yuǎn)距離上的激光光斑分布情況