CN106342248B - 一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，激光雷达主机单元在信息处理单元发来的控制信号的作用下，通过发射脉冲激光对光学反射单元进行扫描探测，并将探测数据信号返回给信息处理单元；光学反射单元反射扫描探测的脉冲激光；信息处理单元向激光雷达主机单元发送控制信号；根据激光雷达主机单元返回的探测数据信号捕获到目标航天器，并通过激光雷达主机单元对捕获到的目标航天器进行跟踪。本发明实现了0.8m～20km的远距离、80°×105°大视场范围对目标航天器的扫描、捕获和稳定跟踪，且扫描测量的精度可达0.05°，有效保证交会对接阶段两航天器间的姿态控制，完成交会对接任务。

Description

一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达

技术领域

本发明涉及航天器测控技术领域，尤其涉及一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达。

背景技术

激光雷达可以实现近距离、角度、速度、姿态等参量的测量，而且体积小、重量轻、功耗低，美国、俄罗斯、欧洲空间局及日本等都在积极发展用于空间交会对接的激光雷达。

德国耶拿光学研制的用于空间航天器交会对接的激光雷达有代表性。2008年，欧洲空间局的自动转移飞行器与国际空间站完成首次交会对接任务，激光雷达发挥了关键作用。工作距离从730m到1m，最大视场范围40°×40°，数据率在远距离为1Hz，近距离为3Hz或者2Hz，光机头尺寸为270mm×287mm×196mm。该设备还在日本航空航天探索局为国际空间站计划研发的货运飞船上得到应用。此外，耶拿光学为欧洲空间局火星探测任务研制的激光雷达，目前正在地面测试阶段，工作距离为5km至1km，视场范围为20°×20°，数据率为1Hz，该类型激光雷达采用扫描成像跟踪，不提供相对运动速度、相对角速度测量功能。

空间航天器交会对接激光雷达在我国属首次研制，要求测量范围大，测量参数多，精度高、功耗体积重量严格受限，其主要技术难点是激光雷达的总体体系结构和空间环境适应性设计。通过远距离大范围目标的搜索与捕获、高精度测距、四象限精密跟踪测角、多路激光发射耦合输出等技术，实现发射光功率接力控制，工作动态范围超过80dB，测量距离范围从20km到0.8m，角度范围达80°×105°，数据率为6Hz，光机头尺寸为247mm×180mm×244.5mm。2011年神州8号飞船和天宫1号目标飞行器顺利完成我国首次空间交会对接任务，激光雷达圆满完成任务。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，在保证较高测量精度的情况下实现测量范围大、作用距离远的激光雷达，支持GNC(Guidance Navigation and Control，制导导航控制系统)完成空间航天器的自动对接控制任务。

本发明采用的技术方案是，所述用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，包括：位于追踪航天器上的激光雷达主机单元和信息处理单元、以及位于目标航天器上的光学反射单元，其中，

激光雷达主机单元，用于在信息处理单元发来的控制信号的作用下，通过发射脉冲激光对光学反射单元进行扫描探测，并将探测数据信号返回给信息处理单元；

光学反射单元，用于反射扫描探测的脉冲激光；

信息处理单元，用于向激光雷达主机单元发送控制信号；根据激光雷达主机单元返回的探测数据信号捕获到目标航天器，并通过激光雷达主机单元对捕获到的目标航天器进行跟踪。

进一步的，所述激光雷达主机单元，具体包括：激光发射单元、激光接收单元、光学系统单元、伺服转动单元和角度编码单元，其中，

激光发射单元，用于发出激光脉冲，入射到光学系统单元；

激光接收单元，用于光学系统单元接收到的经设定的空间区域返回的信号进行光电转换放大后得到的探测数据信号，发送给信息处理单元；

光学系统单元，与伺服转动单元固定连接，用于传输激光发射单元发出的激光脉冲信号并将其发射到设定的空间区域，同时接收经设定的空间区域返回的信号；

伺服转动单元，用于在信息处理单元的控制下，通过调整光学系统单元来改变所述激光脉冲的扫描角度，以对设定的空间区域进行扫描探测；

角度编码单元，用于记录伺服转动单元调整光学系统单元得到所述激光脉冲的扫描角度，供信息处理单元读取。

进一步的，所述信息处理单元，具体包括：总控处理板、电源板、信号放大板、跟踪电路板、伺服控制驱动电路板、测距电路板和测角电路板，其中，

电源板，用于接通总控处理板、信号放大板、跟踪电路板、伺服控制驱动电路板和测角电路板的电源；

信号放大板，用于对激光接收单元发来的探测数据信号进行放大，输出到跟踪电路板；

测距电路板，用于根据激光脉冲发出时间和探测数据信号求和后返回时间之间的激光脉冲往返时间间隔确定在某一特定扫描角度下追踪航天器距目标航天器之间的距离；

测角电路板，用于读取角度编码单元记录的所述激光脉冲的扫描角度即视线角；

在信息处理单元用于捕获目标航天器的情况下：

总控处理板，用于对跟踪电路板和伺服控制驱动电路板发出捕获控制指令；根据各扫描角度下追踪航天器距目标航天器之间的距离以及相应的扫描角度得到设定的空间区域的三维图像，通过对三维图像中目标航天器的位置信息进行提取实现对目标航天器的捕获；

跟踪电路板，用于对经过放大的探测数据信号求和后输出到测距电路板；

伺服控制驱动电路板，用于在总控处理板发出的捕获控制指令下，驱动伺服转动单元转动，以调整光学系统单元来改变所述激光脉冲的扫描角度。

进一步的，在信息处理单元用于通过激光雷达主机单元对捕获到的目标航天器进行跟踪的情况下：

总控处理板，还用于在捕获目标航天器后，向对跟踪电路板和伺服控制驱动电路板发出凝视式跟踪控制指令；

跟踪电路板，还用于基于经过放大的探测数据信号计算脱靶量，输出到伺服控制驱动电路板；

伺服控制驱动电路板，用于根据脱靶量驱动伺服转动单元转动进而改变所述激光脉冲的扫描角度，以跟踪上目标航天器。

进一步的，所述光学反射单元，具体包括：远场光学反射镜和近场光学反射镜；

远场光学反射镜位于目标航天器截面的空间第一象限，近场光学反射镜位于目标航天器截面的空间第三象限；

所述激光雷达主机单元，具体用于在追踪航天器距目标航天器之间的距离小于等于150米时，对近场光学反射镜进行扫描探测；在追踪航天器距目标航天器之间的距离大于150米时，对远场光学反射镜和近场光学反射镜、或者远场光学反射镜进行扫描探测。

进一步的，所述远场光学反射镜由多块角锥棱镜阵列沿不同角度拼接组成；近场光学反射镜为一个角锥棱镜。

进一步的，所述激光发射单元为一激光发射机；

所述光学系统单元包括：发送光路装置和接收光路装置，在发送光路装置中，激光发射单元发出的激光脉冲依次经过发射望远镜、反射棱镜、保护窗口和光学振镜发射到空设定的空间区域；在接收光路装置中，从设定的空间区域返回的信号依次经过光学振镜、接收望远镜和滤光片到达激光接收单元；

所述激光接收单元包括：四象限探测器、接收机前向放大器，其中，四象限探测器收到从设定的空间区域返回的信号对其处理后输出四路不同象限的探测数据信号，再经过接收机前向放大器进行放大后输入到信息处理单元。

进一步的，在跟踪上的目标航天器丢失的情况下：

信息处理单元，还用于根据目标航天器失踪时的状态为参考，在设定的范围内对光学反射单元进行的扫描探测，若没有捕获到目标航天器，则扩大设定的范围重新进行扫描探测，直到捕获到目标航天器为止。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，通过高灵敏度四象限接收探测技术，在体积重量功耗严格受控的条件下，实现了0.8m～20km的远距离、80°×105°大视场范围对目标航天器的扫描、捕获和稳定跟踪，且扫描测量的精度可达0.05°。本发明可以为空间航天器交会对接阶段GNC系统提供目标航天器高精度的对接参数如视线距离、视线角等数据，有效保证交会对接阶段两航天器间的姿态控制，完成交会对接任务。

附图说明

图1为本发明用于空间航天器之间交会对接的激光雷达的组成结构示意图；

图2为本发明激光雷达主机单元的具体组成结构示意图；

图3为本发明信息处理单元的具体组成结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，如图1所示，包括：激光雷达主机单元100、信息处理单元200和光学反射单元300，光学反射单元300作为合作目标安装在目标航天器500的舱外侧壁上，信息处理单元200安装在追踪航天器400舱内，激光雷达主机单元100安装追踪航天器400舱外侧壁上，直接暴露于空间。

激光雷达主机单元100，用于在信息处理单元200发来的控制信号的作用下，通过发射脉冲激光对光学反射单元300进行扫描探测，并将探测数据信号返回给信息处理单元200；

光学反射单元300，用于反射扫描探测的脉冲激光；

信息处理单元200，用于向激光雷达主机单元200发送控制信号；根据激光雷达主机200单元返回的探测数据信号捕获到目标航天器500，并通过激光雷达主机单元100对捕获到的目标航天器500进行跟踪。

信息处理单元200，还用于在跟踪上的目标航天器丢失的情况下，根据目标航天器500失踪时的状态为参考，在设定的范围内对光学反射单元300进行的扫描探测，若没有捕获到目标航天器500，则扩大设定的范围重新进行扫描探测，直到捕获到目标航天器500为止。

激光雷达主机单元的具体组成结构如图2所示，包括：激光发射单元、激光接收单元、光学系统单元、伺服转动单元和角度编码单元，其中，

激光发射单元为一激光发射机2，用于发出激光脉冲，入射到光学系统单元；

激光接收单元，用于光学系统单元接收到的经设定的空间区域返回的信号进行光电转换放大后得到的探测数据信号，发送给信息处理单元。具体的，激光接收单元，包括：四象限探测器16、接收机前向放大器4，其中，四象限探测器16收到从设定的空间区域返回的信号对其处理后输出四路不同象限的探测数据信号，再经过接收机前向放大器4进行放大后输入到信息处理单元200。

光学系统单元，与伺服转动单元固定连接，用于传输激光发射单元发出的激光脉冲信号并将其发射到设定的空间区域，同时接收经设定的空间区域返回的信号。具体的，该光学系统单元包括：发送光路装置和接收光路装置，在发送光路装置中，激光发射单元发出的激光脉冲依次经过发射望远镜3、反射棱镜18、保护窗口7和光学振镜8发射到空设定的空间区域；在接收光路装置中，从设定的空间区域返回的信号依次经过光学振镜8、接收望远镜6和滤光片5到达激光接收单元；

伺服转动单元，用于在信息处理单元的控制下，通过调整光学系统单元来改变所述激光脉冲的扫描角度，以对设定的空间区域进行扫描探测。具体的，所述激光脉冲的扫描角度包括方位角度和俯仰角度。伺服转动单元位于方位座1上，在伺服转动单元中，下半部分为方位电机13带动的方位角调整部分，上半部分为俯仰电机8带动的俯仰角调整部分。方位轴承14支撑方位转台17，空心轴12位于方位转台17中发射望远镜3的两侧，方位电机13驱动方位转台17沿竖直轴转动；俯仰电机9驱动固定于其上的光学振镜8沿水平轴转动，俯仰电机9和光学振镜8均位于跟踪架11上。

角度编码单元，用于记录伺服转动单元调整光学系统单元得到所述激光脉冲的扫描角度，供信息处理单元读取。具体的，角度编码单元包括：俯仰角编码器10和方位角编码器15，俯仰角编码器10位于跟踪架11上俯仰电机9的俯仰轴的一侧，用于记录俯仰电机9转动的俯仰角度，方位角编码器15位于方位转台17内的方位轴上，用于记录方位转台17转动的方位角度。俯仰角编码器10和方位角编码器15均属于现有的产品，故其工作过程此处不详述。

信息处理单元的具体组成结构如图3所示，包括：位于机箱26中的电源板19、总控处理板20、信号放大板21、跟踪电路板22、伺服控制驱动电路板23、测距电路板24和测角电路板25，其中，

电源板19，用于接通总控处理板20、信号放大板21、跟踪电路板22、伺服控制驱动电路板23和测角电路板24的电源；

信号放大板21，用于对激光接收单元发来的探测数据信号进行放大，输出到跟踪电路板22；

测距电路板24，用于根据激光脉冲发出时间和探测数据信号求和后返回时间之间的激光脉冲往返时间间隔确定在某一特定扫描角度下追踪航天器400距目标航天器500之间的距离；

测角电路板25，用于读取角度编码单元记录的所述激光脉冲的扫描角度即视线角，包括俯仰角度和方位角度；

1)在信息处理单元200用于捕获目标航天器的情况下：

总控处理板20，用于对跟踪电路板22和伺服控制驱动电路板23发出捕获控制指令；根据各扫描角度下追踪航天器400距目标航天器500之间的距离以及相应的扫描角度得到设定的空间区域的三维图像，通过对三维图像中目标航天器500的位置信息进行提取实现对目标航天器500的捕获；

跟踪电路板22，用于对经过放大的四路不同象限的探测数据信号求和后输出到测距电路板；

伺服控制驱动电路板23，用于在总控处理板20发出的捕获控制指令下，驱动伺服转动单元转动，以调整光学系统单元来改变所述激光脉冲的扫描角度。

2)在信息处理单元200用于通过激光雷达主机单元对捕获到的目标航天器进行跟踪的情况下：

总控处理板20，还用于在捕获目标航天器500后，向对跟踪电路板22和伺服控制驱动电路板23发出凝视式跟踪控制指令；凝视式跟踪控制指令对应的设定目标空间区域范围小于捕获控制指令对应的设定目标空间区域范围。

跟踪电路板22，还用于基于经过放大的四路不同象限的探测数据信号采用脱靶量计算公式计算出脱靶量，输出到伺服控制驱动电路板；因为脱靶量计算公式是四象限探测技术中的公知常识，所以此处不详述。

伺服控制驱动电路板23，用于根据脱靶量驱动伺服转动单元转动进而改变所述激光脉冲的扫描角度，以跟踪上目标航天器500。

光学反射单元300包括：远场光学反射镜和近场光学反射镜，远场光学反射镜由多块角锥棱镜阵列沿不同角度拼接组成，近场光学反射镜为一个角锥棱镜。远场光学反射镜位于目标航天器500截面的空间第一象限，近场光学反射镜位于目标航天器截面的空间第三象限。

上述激光雷达主机单元，在追踪航天器400距目标航天器500之间的距离小于等于150米时，对近场光学反射镜进行扫描探测或者对近场光学反射镜和远场光学反射镜同时进行扫描探测；在追踪航天器400距目标航天器500之间的距离大于150米时，对远场光学反射镜和近场光学反射镜进行扫描探测。

3)在跟踪上的目标航天器丢失的情况下：

信息处理单元200，还用于根据目标航天器500失踪时的状态为参考，在设定的范围内对光学反射单元300进行的扫描探测，若没有捕获到目标航天器500，则扩大设定的范围重新进行扫描探测，直到捕获到目标航天器500为止。

具体的，因为信息处理单元200可以计算出目标航天器500失踪时刻以前追踪航天器400距目标航天器500之间的距离信息，并记录激光脉冲的扫描角度信息，所以信息处理单元200将距离信息对时间求导即可以计算出目标航天器500在失踪时刻的速度信息，以目标航天器500在失踪时刻的速度信息、扫描角度信息以及距追踪航天器400之间的距离信息为参考，首选通过控制激光雷达主机单元100在设定的较小范围比如1°×1°进行扫描探测，对目标航天器500进行快速捕获，若没有捕获到目标航天器500，则扩大设定的范围比如10°×10°重新进行扫描探测，直到捕获到目标航天器500为止。若还未捕获到目标航天器500，则等待GNC系统发来新的设定的空间区域范围进行扫描探测。

下面基于上述用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，详细介绍一下使用该激光雷达对目标航天器的搜索、捕获、跟踪测量过程：

S1：本发明用于空间航天器之间交会对接的激光雷达的信息处理单元200接到GNC系统的工作指令后，由电源板19接通各电路板电源。

S2：总控处理板20向跟踪电路板22和伺服控制驱动电路板23发出捕获控制指令。捕获控制指令对应扫描的设定的目标空间区域范围可以为30°×30°。

S3：在伺服控制驱动电路板23的控制下，方位电机13带动方位转台17沿竖直轴以速度v1做水平慢速扫描，俯仰电机9带动安装在方位转台跟踪架11上的光学振镜8沿水平轴以速度v2做往复式扫描，v2≥100vl，二者组合形成空间二维扫描；

同时，激光发射机2发射激光脉冲经发射望远镜3、反射棱镜18、保护窗口7和光学振镜8射向设定的目标空间区域，形成对探测空域的地毯式激光探测照射点阵，照射到远场反射镜和近场反射镜上的激光脉冲反射回激光雷达主机单元100，经反射振镜8引导并通过接收光学望远镜6会聚到四象限探测器16的光敏面上完成光电转换得到四个不同象限的探测数据信号，再经接收机前向放大器4、信号放大板21放大后输入到测距电路板24，测距电路板24测量激光往返时间间隔，经解算即可得到对应于空间目标某一点的距离信息，逐点完成设定的空间区域范围的扫描。测角电路板25从方位角编码器15和俯仰角编码器10中读取扫描的角度信息。

S4：总控处理板20根据对各扫描点距离信息和角度信息得到反映目标航天器500信息的三维图像，经图像处理提取出目标航天器500的位置信息，实现对目标航天器500的捕获。

S5：总控处理板20向跟踪电路板22和伺服控制驱动电路板23发出凝视式跟踪控制指令。凝视式控制指令对应扫描的设定的目标空间区域范围可以为1°×1°，由于目标航天器500已经捕获到，故可以大幅度缩小跟踪过程的扫描角度范围，以实现快速跟踪。

后续，GNC系统进一步通过对追踪航天器400距目标航天器500之间的距离信息进行处理可得到距离变化率，在扫描、捕获、跟踪过程中，设在方位轴上的方位角编码器、以及俯仰轴上的俯仰角编码器快速测量扫描角度，经解算可得到目标航天器500的视线角和视线角变化率，通过测量和计算处理得到目标航天器500的精确空间运动参数和位置信息实时送给跟踪航天器400，引导跟踪航天器完成空间交会对接任务。

总结一下，上述捕获、跟踪过程是：

激光雷达工作时，由系统送引导数据，激光雷达发射到达指定空域，以较大角度进行扫描搜索。当扫描过程中发现目标后，以目标位置为中心转到小角度快速扫描。确认目标后，以瞬时小视场锁定目标，转为凝视式跟踪。即接收机输出脱靶量并与伺服控制驱动电路板闭环，控制伺服转动单元中的方位转台俯仰电机将光学振镜对准目标。稳定跟踪后输出目标相对距离、速度、角度等测量数据。跟踪过程中如果丢失目标，则以丢失时的状态外推，以较小角度范围快速搜索，重新捕获到目标后转跟踪；如果没有发现目标，则转至较大大角度重新搜索。

远距离时激光雷达跟踪远场光学反射镜、或者同时跟踪远场光学反射镜和近场光学反射镜，在逼近过程中，到较近距离时，由GNC系统发送远场目标切换为近场目标指令，激光雷达根据指令由扫描远场光学反射镜切换到扫描近场光学反射镜。在撤离过程中，在一定离的距范围内，由GNC系统发送近场目标切换为远场目标指令，激光雷达根据指令由扫描近场光学反射镜切换到扫描远场光学反射镜。

本发明至少具有以下优点：

1)实现了远距离大范围目标的搜索与捕获：激光雷达采用一维扫描镜+一维转台相结合的扫描方式，以及大视场搜索、小视场四象限凝视式跟踪的搜索捕获策略，可以实现对扫描空域快速扫描搜索。俯仰方向采用光学振镜快速扫描，方位方向采用低速转动，既可以实现高速扫描，又实现功耗低，转动惯量小。本发明实现了0.8m～20km的远距离、80°×105°大视场范围对目标航天器的扫描、捕获和稳定跟踪。

2)实现了高精度测距和测角：测量的距离精度可达1厘米，测角精度可达0.05°。

3)激光雷达采用远、近场光学反射镜分别用于远距离和近距离测量，既保证了远距离有足够的回波能量，又保证近距离角跟踪性能和精度。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (5)

1.一种用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，其特征在于，包括：位于追踪航天器上的激光雷达主机单元和信息处理单元、以及位于目标航天器上的光学反射单元，其中，

激光雷达主机单元，用于在信息处理单元发来的控制信号的作用下，通过发射脉冲激光对光学反射单元进行扫描探测，并将探测数据信号返回给信息处理单元；

光学反射单元，用于反射扫描探测的脉冲激光；

信息处理单元，用于向激光雷达主机单元发送控制信号；根据激光雷达主机单元返回的探测数据信号捕获到目标航天器，并通过激光雷达主机单元对捕获到的目标航天器进行跟踪；

所述激光雷达主机单元，具体包括：激光发射单元、激光接收单元、光学系统单元、伺服转动单元和角度编码单元，其中，

激光发射单元，用于发出激光脉冲，入射到光学系统单元；

激光接收单元，用于将光学系统单元接收到的经设定的空间区域返回的信号进行光电转换放大后得到探测数据信号，并将所述探测数据信号发送给信息处理单元；

光学系统单元，与伺服转动单元固定连接，用于传输激光发射单元发出的激光脉冲信号并将其发射到设定的空间区域，同时接收经设定的空间区域返回的信号；

伺服转动单元，用于在信息处理单元的控制下，通过调整光学系统单元来改变所述激光脉冲的扫描角度，以对设定的空间区域进行扫描探测；

角度编码单元，用于记录伺服转动单元调整光学系统单元得到所述激光脉冲的扫描角度，供信息处理单元读取；

所述信息处理单元，具体包括：总控处理板、电源板、信号放大板、跟踪电路板、伺服控制驱动电路板、测距电路板和测角电路板，其中，

电源板，用于接通总控处理板、信号放大板、跟踪电路板、伺服控制驱动电路板和测角电路板的电源；

信号放大板，用于对激光接收单元发来的探测数据信号进行放大，输出到跟踪电路板；

测距电路板，用于根据激光脉冲发出时间和探测数据信号求和后返回时间之间的激光脉冲往返时间间隔确定在某一特定扫描角度下追踪航天器距目标航天器之间的距离；

测角电路板，用于读取角度编码单元记录的所述激光脉冲的扫描角度即视线角；

在信息处理单元用于捕获目标航天器的情况下：

总控处理板，用于对跟踪电路板和伺服控制驱动电路板发出捕获控制指令；根据各扫描角度下追踪航天器距目标航天器之间的距离以及相应的扫描角度得到设定的空间区域的三维图像，通过对三维图像中目标航天器的位置信息进行提取实现对目标航天器的捕获；

跟踪电路板，用于对经过放大的探测数据信号求和后输出到测距电路板；

伺服控制驱动电路板，用于在总控处理板发出的捕获控制指令下，驱动伺服转动单元转动，以调整光学系统单元来改变所述激光脉冲的扫描角度；

在信息处理单元用于通过激光雷达主机单元对捕获到的目标航天器进行跟踪的情况下：

总控处理板，还用于在捕获目标航天器后，向对跟踪电路板和伺服控制驱动电路板发出凝视式跟踪控制指令；

跟踪电路板，还用于基于经过放大的探测数据信号计算脱靶量，输出到伺服控制驱动电路板；

伺服控制驱动电路板，用于根据脱靶量驱动伺服转动单元转动进而改变所述激光脉冲的扫描角度，以跟踪上目标航天器。

2.根据权利要求1所述的用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，其特征在于，所述光学反射单元，具体包括：远场光学反射镜和近场光学反射镜；

远场光学反射镜位于目标航天器截面的空间第一象限，近场光学反射镜位于目标航天器截面的空间第三象限；

所述激光雷达主机单元，具体用于在追踪航天器距目标航天器之间的距离小于等于150米时，对近场光学反射镜进行扫描探测；在追踪航天器距目标航天器之间的距离大于150米时，对远场光学反射镜和近场光学反射镜或者远场光学反射镜进行扫描探测。

3.根据权利要求2所述的用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，其特征在于，所述远场光学反射镜由多块角锥棱镜阵列沿不同角度拼接组成；近场光学反射镜为一个角锥棱镜。

4.根据权利要求1所述的用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，其特征在于，所述激光发射单元为一激光发射机；

所述光学系统单元包括：发送光路装置和接收光路装置，在发送光路装置中，激光发射单元发出的激光脉冲依次经过发射望远镜、反射棱镜、保护窗口和光学振镜发射到设定的空间区域；在接收光路装置中，从设定的空间区域返回的信号依次经过光学振镜、接收望远镜和滤光片到达激光接收单元；

所述激光接收单元包括：四象限探测器、接收机前向放大器，其中，四象限探测器收到从设定的空间区域返回的信号对其处理后输出四路不同象限的探测数据信号，再经过接收机前向放大器进行放大后输入到信息处理单元。

5.根据权利要求1所述的用于空间航天器之间交会对接的激光雷达，其特征在于，在跟踪上的目标航天器丢失的情况下：

信息处理单元，还用于根据目标航天器失踪时的状态为参考，在设定的范围内对光学反射单元进行的扫描探测，若没有捕获到目标航天器，则扩大设定的范围重新进行扫描探测，直到捕获到目标航天器为止。