CN109579707A - 一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统及方法，其中，该系统包括第一飞秒光梳、第二飞秒光梳、迈克尔逊干涉系统、第三分光镜BS3、第三光栅G3、第四光栅G4、CCD、第一光电探测器PD1、第二光电接收系统、第三光电接收系统、第四光电接收系统和第五光电接收系统。本发明实现了长基线系统的绝对距离测量，有效解决了传统测距技术难以同时实现大范围、高精度测距的难题。
Description
技术领域
本发明属于干涉合成孔径雷达技术领域，尤其涉及一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统及方法。
背景技术
干涉合成孔径雷达(InSAR)是目前最重要的遥感手段之一，InSAR系统通过对覆盖同一地区的两幅雷达图像的干涉处理，提取地表高程信息。目前在研的InSAR系统都具备超长的基线，单星天线间的基线长度从几米到几百米，双星编队天线间的基线长度从几百米到几公里之间。在这种超长基线的条件下，基线的测量精度是影响卫星高程测量精度最为关键的因素之一。
目前的基线测量系统一般采用激光测距仪和数码相机的组合测量方案，比如美国的SRTM系统，相机用于跟踪天线上靶镜的距离变化和角度变化，但由于相机在视线方向测量精度不足，还需要搭配激光测距仪测量视线向位移，因此测量系统相对复杂，且传统激光测距仪在满足大量程的同时测量精度较低，而相机用于测角时其精度也受限于目标提取的算法误差和相机的像元尺寸。因此，为了实现新一代遥感卫星的高精度对地观测，大量程、高精度、六自由度一体化的绝对基线测量系统是其中亟需实现的关键要素。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统及方法。在超长基线系统中，引入飞秒光梳光源与光栅角锥，仅用一个测量靶镜同时实现基线距离、角度六自由度的高精度同步测量，减小系统复杂性，解决新一代遥感卫星中对于大量程、高精度绝对基线测量的关键需求。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于包括：第一飞秒光梳、第二飞秒光梳、迈克尔逊干涉系统、第三分光镜BS3、第三光栅G3、第四光栅G4、CCD、第一光电探测器PD1、第二光电接收系统、第三光电接收系统、第四光电接收系统和第五光电接收系统；其中，第二飞秒光梳发出的本振光脉冲依次经过第三光栅G3和第四光栅G4，形成0级衍射本振光和±1级衍射本振光；第一飞秒光梳发出的信号光脉冲通过迈克尔逊干涉系统分为参考光路和测量光路；所述参考光路经过迈克尔逊干涉系统得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；所述测量光路经过迈克尔逊干涉系统得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；所述衍射测量光沿原路返回，通过迈克尔逊干涉系统分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；根据CCD得到的0级衍射光位置，得到所述第二光栅角锥的X向和Z向的位移；根据CCD测量出±1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，根据旋转角得到俯仰角；所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在迈克尔逊干涉系统内合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在迈克尔逊干涉系统内合光，再在第三分光镜BS3与±1级衍射本振光合光，XOY面内的+1级衍射光投影到第二光电接收系统，-1级衍射光投影到第三光电接收系统，XOZ面内的+1级衍射光投影到第四光电接收系统，-1级衍射光投影到第五光电接收系统；根据第一光电探测器PD1得到的0级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的Y向位移；根据第二光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第三光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的偏航角；根据第四光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第五光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的滚转角。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述迈克尔逊干涉系统包括第一分光镜BS1、第二分光镜BS2、第一光栅角锥和第二光栅角锥；其中，第一飞秒光梳发出的信号光脉冲经过第一分光镜BS1分为参考光路和测量光路；所述参考光路经过第一光栅角锥衍射得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；所述测量光路经过第二分光镜BS2到达第二光栅角锥衍射得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；所述衍射测量光沿原路返回，通过第二分光镜BS2分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与±1级衍射本振光合光。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述第一光栅角锥包括第一光栅G1和第一角反射器CR1；其中，第一光栅G1和第一角反射器CR1相连接。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述第二光栅角锥包括第二光栅G2和第二角反射器CR2；其中，第二光栅G2和第二角反射器CR2相连接。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述第二光电接收系统包括第二平面镜M2、第二凸透镜P2和第二光电探测器PD2；其中，+1级衍射测量光和+1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与+1级衍射本振光合光，并通过第二平面镜M2反射后经过第二凸透镜P2投影到第二光电探测器PD2。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述第三光电接收系统包括第三平面镜M3、第三凸透镜P3和第三光电探测器PD3；其中，-1级衍射测量光和-1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与-1级衍射本振光合光，并通过第三平面镜M3反射后经过第三凸透镜P3投影到第三光电探测器PD3。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述第四光电接收系统包括第四平面镜M4、第四凸透镜P4和第四光电探测器PD4；其中，+1级衍射测量光和+1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与+1级衍射本振光合光，并通过第四平面镜M4反射后经过第四凸透镜P4投影到第四光电探测器PD4。
上述基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统中，所述第五光电接收系统包括第五平面镜M5、第五凸透镜P5和第五光电探测器PD5；其中，-1级衍射测量光和-1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与-1级衍射本振光合光，并通过第五平面镜M5反射后经过第五凸透镜P5投影到第五光电探测器PD5。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量方法，所述方法包括如下步骤：(1)第二飞秒光梳的本振光脉冲依次经过第三光栅G3和第四光栅G4，形成0级衍射本振光和±1级衍射本振光；(2)第一飞秒光梳的信号光脉冲通过第一分光镜BS1分为参考光路和测量光路；(3)所述参考光路经过第一光栅角锥衍射得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；(4)所述测量光路经过第二光栅角锥衍射得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；(5)所述衍射测量光沿原路返回，通过第二分光镜BS2分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；(6)根据CCD得到的0级衍射光位置，得到所述第二光栅角锥的X向和Z向的位移；(7)根据CCD测量出±1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，根据旋转角得到俯仰角；(8)所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；(9)所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与±1级衍射本振光合光，+1级衍射光投影到第二光电接收系统的第二光电探测器PD2，-1级衍射光投影到第三光电接收系统的第三光电探测器PD3，+1级衍射光投影到第四光电接收系统的第四光电探测器PD4，-1级衍射光投影到第五光电接收系统的第五光电探测器PD5；(10)根据第二光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第三光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的偏航角；(11)根据第四光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第五光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的滚转角。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明提出的一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量方法，实现了长基线系统的绝对距离测量，有效解决了传统测距技术难以同时实现大范围、高精度测距的难题。飞秒光梳具有频率间隔稳定、光谱宽、脉宽窄、重频高的特性，可以在m级乃至km级的超长基线系统中实现um级的测距精度。
(2)本发明设计了六自由度一体化的基线测量系统，通过将二维光栅的分光特性和角锥棱镜的逆向反射特性相结合，采用一个测量靶镜同时实现六自由度位置距离和姿态角度信息的高精度测量，减小了系统复杂性，有效提高了系统可靠性，为后续更多卫星应用提供了解决途径。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统的示意图；
图1-1是本发明实施例提供的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统的另一示意图；
图2是本发明实施例提供的于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的基线测量系统中俯仰角测量示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
飞秒光梳在时域上为飞秒激光脉冲序列，脉冲的宽度在几飞秒至几百飞秒之间，经过傅里叶变换后，对应地在频域是一系列等间隔、窄线宽的光谱线。飞秒光梳的频率间隔稳定、光谱宽、脉宽窄、重频高等特性，使得新的激光测距技术在高精度、大尺寸绝对距离测量上实现突破，可以满足InSAR系统的高精度基线测量需求。
图1是本发明实施例提供的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统的示意图。图1-1是本发明实施例提供的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统的另一示意图。如图1和图1-1所示，该系统包括第一飞秒光梳、第二飞秒光梳、迈克尔逊干涉系统、第三分光镜BS3、第三光栅G3、第四光栅G4、CCD、第一光电探测器PD1、第二光电接收系统、第三光电接收系统、第四光电接收系统、第五光电接收系统；其中，迈克尔逊干涉系统包括第一分光镜BS1、第一光栅角锥、第二分光镜BS2、第二光栅角锥；其中，第一光栅角锥包括第一光栅G1、第一角反射器CR1；第二光栅角锥包括第二光栅G2、第二角反射器CR2；第二光电接收系统包括第二平面镜M2、第二凸透镜P2、第二光电探测器PD2；第三光电接收系统包括第三平面镜M3、第三凸透镜P3、第三光电探测器PD3；第四光电接收系统包括第四平面镜M4、第四凸透镜P4、第四光电探测器PD4；所述第五光电接收系统包括第五平面镜M5、第五凸透镜P5、第五光电探测器PD5；
所述第三、四、五光电接收系统以此类推；所述第一飞秒光梳作为测量信号源，和所述第二飞秒光梳即本机振荡信号源，二者具有微小的重频差；测量目标为所述第二光栅角锥，测量结果为所述测量目标的三个距离维度和三个角度维度，其中，定义当测量目标不发生移动时，第一飞秒光梳的光脉冲入射进第二光栅角锥的入射光方向为Y轴，第一飞秒光梳的光脉冲被第一光栅角锥反射的反射光方向为X轴，Z轴与X轴、Y轴构成右手坐标系，测量目标绕X轴旋转的角度为滚转角，绕Y轴旋转的角度为俯仰角，绕Z轴旋转的角度为偏航角。所述第二、第三光电接收系统的光路位于X轴、Y轴构成的平面内，第四、第五光电接收系统的光路位于X轴、Z轴构成的平面内。基线测量方法步骤如下(如图2所示)：
(1)第二飞秒光梳的本振光脉冲依次经过第三光栅G3和第四光栅G4，形成0级衍射本振光和±1级衍射本振光；
(2)第一飞秒光梳的信号光脉冲通过第一分光镜BS1分为参考光路和测量光路；
(3)所述参考光路经过第一光栅角锥衍射得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；
(4)所述测量光路经过第二光栅角锥衍射得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；
(5)所述衍射测量光沿原路返回，通过第二分光镜BS2分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；
(6)根据CCD得到的0级衍射光位置，得到所述第二光栅角锥的X向和Z向的位移；
(7)根据CCD测量出±1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，根据旋转角得到俯仰角；
(8)所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；
(9)所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与±1级衍射本振光合光，+1级衍射光投影到第二光电接收系统的第二光电探测器PD2，-1级衍射光投影到第三光电接收系统的第三光电探测器PD3，+1级衍射光投影到第四光电接收系统的第四光电探测器PD4，-1级衍射光投影到第五光电接收系统的第五光电探测器PD5；
(10)根据第二光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第三光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的偏航角；
(11)根据第四光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第五光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的滚转角。
为了更清楚的体现出本发明的技术指标优势，以美国SRTM为例，进行指标对比。
所述SRTM的基线长度为60m，所述基线测量系统除了第二光栅角锥部分，均位于飞机本体，第二光栅角锥位于天线端。SRTM系统的测量精度结果为：Y向距离测量精度0.6mm；X、Z向距离测量精度0.8mm；滚转角和偏航角测量精度39″；俯仰角测量精度59″。
基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量方法可分为四个部分，说明如下：
(1)在地面通过多次测量，记录0级衍射测量光在CCD上的标称位置(x0,z0)及光斑大小，二者完全重合；
(2)在轨实际运行时，CCD记录0级衍射测量光的位置(x1,z1)。从而可以得到，测量目标在X、Z两个方向上的距离，分别为：
x＝(x1-x0)/2
z＝(z1-z0)/2
假设CCD像素尺寸为5.5μm，对于单光斑中心定位精度为0.2像素，镜头放大倍率为100时，则系统对于X、Z轴方向上的理论位移测量精度为0.11mm，优于SRTM的X、Z轴位移测量结果(0.8mm)。
(3)PD1接收到的光脉冲信息是信号光脉冲和本振光脉冲的合光。其中信号光脉冲经过迈克尔逊干涉仪，由测量光脉冲和参考光脉冲形成干涉，以时间间隔Δτ出现脉冲峰值，测量光路和参考光路的路程差即测量目标的Y向位移与Δτ成正比，即Y＝cΔτ。然而Δτ非常小，第一光电探测器PD1无法响应光脉冲在时域上的实际位置，为了准确确定脉冲的时间间隔，系统中采用了本振光脉冲对信号光脉冲进行了时域采样。设信号光脉冲的重频间隔为frep1，则本振光脉冲的重频间隔为frep2＝frep1+Δfrep，二者有一个非常小的重频差。以信号光脉冲作为参考，则本振光脉冲在时域内以步长为1/frep1-1/frep2扫描信号光脉冲，形成时域光学扫描，得到时延为Δt＝frep1/ΔfrepΔτ的干涉信号。系统中令重频为50MHz，重频差5kHz时，信号光的脉冲展宽1万倍，也即光程差放大1万倍，这样光电探测器能够更准确的探测到光脉冲的时域位置，从而提高测距精度。最终Y向位移为Y＝cΔtΔfrep/2frep1。目前，双光梳测距可以达到um级的测量精度，远优于SRTM的Y轴位移测量结果(0.6mm)。
(4)第二光电探测器PD2和第三光电探测器PD3采集的光脉冲信号可以获得测量目标绕Z轴的旋转角度，即偏航角。PD2和PD3首先分别按照(3)的过程求解测量光路和参考光路中+1(或-1)级衍射光走过的路程差L2和-1(或+1)级衍射光走过的路程差L3，二者的相位差与测量目标的偏航角γ有一定的关系：
其中λ为光梳的中心波长，D为光栅对间距，d为光栅周期。由此可见，测量目标的偏航角γ与L2和L3的相位差成比例关系。当令d＝3μm，λ＝1.025μm，D＝0.2m时，在L2和L3的测量精度基础上，可以得到偏航角的测量精度为10″，优于SRTM的偏航角测量结果(39″)。
(5)PD4和PD5采集的光脉冲信号可以获得测量目标绕X轴的旋转角度，即滚转角，计算过程如同(4)。
(6)通过CCD定位光斑位置，测量出1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，可以计算出俯仰角，如附图3所示。假设CCD像素尺寸为5.5μm，对于单光斑中心定位精度为0.2像素，对应光斑的转轴长度约为6mm，那么俯仰角测量精度能够达到183μrad(38″)，优于SRTM的俯仰角测量结果(59″)。
以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于包括：第一飞秒光梳、第二飞秒光梳、迈克尔逊干涉系统、第三分光镜BS3、第三光栅G3、第四光栅G4、CCD、第一光电探测器PD1、第二光电接收系统、第三光电接收系统、第四光电接收系统和第五光电接收系统；其中，
第二飞秒光梳发出的本振光脉冲依次经过第三光栅G3和第四光栅G4，形成0级衍射本振光和±1级衍射本振光；
第一飞秒光梳发出的信号光脉冲通过迈克尔逊干涉系统分为参考光路和测量光路；
所述参考光路经过迈克尔逊干涉系统得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；
所述测量光路经过迈克尔逊干涉系统得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；
所述衍射测量光沿原路返回，通过迈克尔逊干涉系统分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；
根据CCD得到的0级衍射光位置，得到所述第二光栅角锥的X向和Z向的位移；
根据CCD测量出±1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，根据旋转角得到俯仰角；
所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在迈克尔逊干涉系统内合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；
所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在迈克尔逊干涉系统内合光，再在第三分光镜BS3与±1级衍射本振光合光，+1级衍射光投影到第二光电接收系统，-1级衍射光投影到第三光电接收系统，+1级衍射光投影到第四光电接收系统，-1级衍射光投影到第五光电接收系统；
根据第一光电探测器PD1得到的0级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的Y向位移；
根据第二光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第三光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的偏航角；
根据第四光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第五光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的滚转角。
2.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述迈克尔逊干涉系统包括第一分光镜BS1、第二分光镜BS2、第一光栅角锥和第二光栅角锥；其中，
第一飞秒光梳发出的信号光脉冲经过第一分光镜BS1分为参考光路和测量光路；
所述参考光路经过第一光栅角锥衍射得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；
所述测量光路经过第二分光镜BS2到达第二光栅角锥衍射得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；
所述衍射测量光沿原路返回，通过第二分光镜BS2分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；
所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；
所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与±1级衍射本振光合光。
3.根据权利要求2所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第一光栅角锥包括第一光栅G1和第一角反射器CR1；其中，第一光栅G1和第一角反射器CR1相连接。
4.根据权利要求2所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第二光栅角锥包括第二光栅G2和第二角反射器CR2；其中，第二光栅G2和第二角反射器CR2相连接。
5.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第二光电接收系统包括第二平面镜M2、第二凸透镜P2和第二光电探测器PD2；其中，+1级衍射测量光和+1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与+1级衍射本振光合光，并通过第二平面镜M2反射后经过第二凸透镜P2投影到第二光电探测器PD2。
6.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第三光电接收系统包括第三平面镜M3、第三凸透镜P3和第三光电探测器PD3；其中，-1级衍射测量光和-1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与-1级衍射本振光合光，并通过第三平面镜M3反射后经过第三凸透镜P3投影到第三光电探测器PD3。
7.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第四光电接收系统包括第四平面镜M4、第四凸透镜P4和第四光电探测器PD4；其中，+1级衍射测量光和+1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与+1级衍射本振光合光，并通过第四平面镜M4反射后经过第四凸透镜P4投影到第四光电探测器PD4。
8.根据权利要求1所述的基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量系统，其特征在于：所述第五光电接收系统包括第五平面镜M5、第五凸透镜P5和第五光电探测器PD5；其中，-1级衍射测量光和-1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第二分光镜BS2与-1级衍射本振光合光，并通过第五平面镜M5反射后经过第五凸透镜P5投影到第五光电探测器PD5。
9.一种基于飞秒光梳的六自由度高精度基线测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)第二飞秒光梳的本振光脉冲依次经过第三光栅G3和第四光栅G4，形成0级衍射本振光和±1级衍射本振光；
(2)第一飞秒光梳的信号光脉冲通过第一分光镜BS1分为参考光路和测量光路；
(3)所述参考光路经过第一光栅角锥衍射得到0级衍射参考光和±1级衍射参考光；
(4)所述测量光路经过第二光栅角锥衍射得到0级衍射测量光和±1级衍射测量光；
(5)所述衍射测量光沿原路返回，通过第二分光镜BS2分光，一路投影到CCD上，一路继续沿原路返回；
(6)根据CCD得到的0级衍射光位置，得到所述第二光栅角锥的X向和Z向的位移；
(7)根据CCD测量出±1级衍射光斑绕0级衍射光斑的旋转角，根据旋转角得到俯仰角；
(8)所述0级衍射参考光和0级衍射测量光分别沿原路返回，0级衍射测量光和0级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与0级衍射本振光合光，投影在CCD上和第一光电探测器PD1上；
(9)所述±1级衍射参考光和±1级衍射测量光分别沿与对应入射光平行的方向返回，±1级衍射测量光和±1级衍射参考光在第一分光镜BS1合光，再在第三分光镜BS3与±1级衍射本振光合光，+1级衍射光投影到第二光电接收系统的第二光电探测器PD2，-1级衍射光投影到第三光电接收系统的第三光电探测器PD3，+1级衍射光投影到第四光电接收系统的第四光电探测器PD4，-1级衍射光投影到第五光电接收系统的第五光电探测器PD5；
(10)根据第二光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第三光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的偏航角；
(11)根据第四光电接收系统得到的+1级衍射光干涉信息和第五光电接收系统得到的-1级衍射光干涉信息，得到所述第二光栅角锥的滚转角。
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