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卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)技术作为现代空间大地测量最先进的技术之一,广泛应用于地球动力学、大地测量学、地球物理学和天文学等领域。目前高重复频率卫星激光测距系统,采用了千赫兹频率激光器和高精度事件计时器及事件模式距离门控电路,实时控制软件和数据预处理软件,实现了千赫兹重复频率卫星激光测距。由此衍生出了很多新的应用,如星地激光时间比对技术、测定卫星的自旋参数、激光测距沿迹的大气视宁度测量等等。千赫兹重复频率卫星激光测距具有目标捕获快、观测数据量大、测距精度高、标准点数据密度高的优点,已成国际激光测距技术的发展趋势。 长春站在2009年实现了常规千赫兹白天卫星激光测距,系统平稳运行,常规白天测距能力不断提高,2010年在国内首次实现了白天千赫兹激光光束的实时监视,白天测距能力提高到2万公里的导航卫星,并向同步轨道的导航卫星方向发展。作为国际重要的台站之一,长春站提供的数据在国际数据中心中起到了重要作用,也为我国卫星精密定轨做出了突出贡献。 本论文研究内容为长春站卫星激光测距子系统的一部分,主要工作是提高主波时刻的采集精度,为白天激光测距提供保障,提高测距系统的实时性和稳定性。 本文在总结几种常用时间间隔测量方法的基础上,分析研究了事件计时器测量时间的原理,选择了基于延迟线结构的时间数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)方法,并基于现场可编程门阵列(FPGA)技术,利用TDC芯片测量微小时间间隔,同时结合FPGA芯片设计和实现整个高精度事件计时。经过理论分析,本电路的微小时间模块精度达到45ps,达到了高精度计时的要求。