郭紹剛，李 林，朱飛虎，王 立 ，張運方，趙 琴，鄭 巖，馬月超，張恒康

（1.北京控制工程研究所 空間光電測量與感知實驗室 北京 100190；2.中國空間技術(shù)研究院 北京 100094）

引言

小天體是太陽系內(nèi)各類小行星和彗星的統(tǒng)稱，由于體積小、演化程度低，較為完整地保留了太陽系形成早期乃至形成前的物質(zhì)，小天體探測可為太陽系早期演化過程研究提供重要的線索，并有望揭示生命的起源[1-4]。少數(shù)小天體具有撞擊地球的潛在威脅，研究小天體是制定相應(yīng)防御策略、避免撞擊威脅的前提[5-9]。采樣返回是目前最具科學(xué)和技術(shù)價值的小天體探測方式[4,9-10]。2019年4月18日，中國國家航天局（China National Space Administration，CNSA）公布了小天體探測計劃，其中探測器將開展對近地小天體2016HO3的繞飛探測，隨后擇機附著在小行星表面并采集樣品，攜帶樣品返回地球[11]。對小天體進行地形測繪，完成小天體表面地形、地貌的三維重建，可獲取小天體全球地形信息，這將為科學(xué)研究提供最寶貴的原始數(shù)據(jù)；此外，全星地形信息將為航天器著陸采樣提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)來源與三維點云數(shù)據(jù)匹配，引導(dǎo)航天器在安全可靠及具有高度科學(xué)研究價值的位置附著采樣。

目前小天體2016HO3在軌自轉(zhuǎn)方向無法確定，甚至無法判斷其是否存在穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)軸[12]。相比采用一觸即走（Touch And Go，TAG）采樣方式的“隼鳥一號”（Hayabusa 1）、“隼鳥2 號”（Hayabusa 2）[13]與“歐西里斯-雷克斯號”（Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer，OSIRIS-REx）[14]，中國將采取探測器附著小天體表面后進行樣品采集的方式[11]，獲取小天體表面高精度的地形地貌信息對于小天體著陸采樣任務(wù)總體設(shè)計至關(guān)重要。小天體2016HO3直徑約40～100 m，全球尺寸小，表面特征cm級，自轉(zhuǎn)周期約0.467 h，并且自轉(zhuǎn)方向未知①數(shù)據(jù)來源于：MPC數(shù)據(jù)庫（IAU Minor Planet Center），http://minorplanetcenter.net/db_search/showobject?object_id=469219，2019-7-10；ALCDEF數(shù)據(jù)庫，http://alcdef.org/PHP/alcdef_generateALCDEFPage.php，2019-7-10。，這使得表面無光照和太陽光照射環(huán)境呈現(xiàn)無規(guī)律的交替變化狀態(tài)。小天體自身的特性決定了探測器必須具備高動態(tài)、高分辨率和高測距精度需求。

激光探測技術(shù)具備陽光免疫和無光照條件下使探測器對未知地形仍有測繪和導(dǎo)航能力，在小天體探測中得到重點關(guān)注[15-19]。目前，國際空間激光探測技術(shù)已發(fā)展了3代：第1代為機械掃描式，采用機械振鏡以及線陣APD探測器，以O(shè)SIRIS-Rex上的激光高度計（Optical Laser Altimeter，OLA）[20-21]和Hayabusa 2上的LIDAR（Laser Intensity Direction Finding and Ranging）[22-23]為代表；第2代產(chǎn)品為MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）掃描式，特點是小型化、輕量化，適合于深空探測任務(wù)，以北京控制工程研究所研制的火星多功能避障敏感器[24]及美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）的MEMS激光雷達[25-26]為代表。第3代產(chǎn)品為面陣成像式，通過一次成像或多次成像統(tǒng)計的方式進行三維成像，花費少數(shù)激光脈沖的時間即可獲得高分辨率三維圖像，以O(shè)SIRIS-Rex的閃光激光雷達（FLASH LIDAR）[27]為代表。以上3代激光探測技術(shù)各有特點，但均不能同時滿足高幀率、高分辨率和高測距精度的需求。

本文結(jié)合國際目前已實施的小天體探測任務(wù)，對激光探測技術(shù)在導(dǎo)航和地形測繪中的應(yīng)用進行了系統(tǒng)性總結(jié)，歸納梳理了與激光導(dǎo)航和測繪相關(guān)技術(shù)的最新研究進展，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合前3代激光探測技術(shù)特點，提出了一種適用于小天體探測的混合固態(tài)激光探測方法，以實現(xiàn)導(dǎo)航與三維地形測繪一體輕量化設(shè)計，對中國小天體地形測繪與導(dǎo)航的工程實施具有一定的指導(dǎo)意義。

1 激光測繪導(dǎo)航探測方法

采用激光探測方法進行導(dǎo)航和地形測繪的典型產(chǎn)品為激光雷達，是一種激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測技術(shù)相結(jié)合的先進探測系統(tǒng)，通過發(fā)射激光束探測目標的位置、速度、姿態(tài)等特征量，具有自主性、全天時、全天候獲取目標信息的特點[28]。激光雷達可對目標成像生成三維地形，直接描述目標區(qū)域的地形起伏和特征細節(jié)，實時自主障礙檢測。通過激光主動探測成像獲取的高精度地形圖，可為地外天體探測器的導(dǎo)航和地形測繪提供最直接的信息。該項技術(shù)在火星探測、月球探測[29-33]中得到了積極的應(yīng)用，并取得了系列成果。

1.1 機械掃描式

機械掃描式為第一代激光探測技術(shù)，以Hayabusa 2上配備的LIDAR、歐洲航天局（European Space Agency，ESA）的火星著陸激光雷達、OSIRIS-Rex上配備的激光高度計OLA為典型代表，中國科學(xué)院上海技物所研制的月球著陸激光三維成像儀[31]也為機械掃描式。日本小行星探測器Hayabusa 2[34]的激光雷達LIDAR[22,32]實物圖如圖1（a）所示，質(zhì)量僅3.52 kg，該產(chǎn)品主要包含激光模塊、接收光學(xué)系統(tǒng)和控制電路，采用兩套接收光學(xué)系統(tǒng)，遠場鏡頭口徑110 mm，近場鏡頭口徑3 mm，兩套光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計使得整機的動態(tài)測量范圍為30 m～25 km。由于采用了機械振鏡，其掃描速度很慢，導(dǎo)致圖像刷新率和圖像分辨率較低。ESA火星著陸激光雷達[35]整機模型如圖1（b）所示，采用1×256的線陣探測器，并且在接收光學(xué)鏡頭上增加了調(diào)焦機構(gòu)，測距精度大幅提升，5 km遠距離的測距精度優(yōu)于5 m，在近距離10 m時的測距精度優(yōu)于2 cm，但陣列個數(shù)過多導(dǎo)致激光能量分散，作用距離受限，且機械振鏡體積、重量均較大，使得整個產(chǎn)品質(zhì)量達到了10 kg。NASA用于執(zhí)行小行星采樣返回任務(wù)的OSIRISRex探測器于2016年發(fā)射，其激光高度計OLA采用二維快反鏡（FSM）和單點線性模式APD探測器[20-21]，實物如圖1（c）所示，O L A 采用高能量激光器〔被動調(diào)Q固體激光器（Cr+/Nd:YAG）〕和低能量激光器〔（被動調(diào)Q微片激光器（Cr+/Nd:YAG）〕，中心波長均為1 064 nm，在軌通過線掃描和面掃描兩種模式進行探測，具備較高的測距精度和橫向分辨率，但體積、重量較大，單幀圖像成像時間在2～6 min，由于配備了兩臺激光器，OLA的總重量高達21.4 kg。

圖1 國外第一代典型激光探測產(chǎn)品Fig.1 International first generation of typical laser detection instrument

中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研發(fā)了用于行星導(dǎo)航和軟著陸的激光雷達系統(tǒng)[31]。該系統(tǒng)由激光測距儀、激光測速儀和激光三維成像儀組成，如圖2所示。激光測距儀能在離行星高度30 km處開始工作，直至10 m高度全程測距；激光測速儀在離行星高度3 km處開始工作，連續(xù)測速直至高度4 m，測速精度達到15 cm/s；激光三維成像儀對選擇的著陸區(qū)進行三維成像，最大視場達到30°×30°，成像精度達到5 cm（1σ）。激光三維成像儀部組件包括激光器、光學(xué)發(fā)射和接收單元、二維掃描機構(gòu)單元、回波接收單元、信息處理單元和電源分配單元等。探測器為Si-APD線陣1×16探測器，通過兩個機械振鏡掃描擴大探測視場，激光器采用全光纖體制激光器，雖能滿足高重頻、大功率要求，但作用距離較近，測距精度和成像分辨率相對較低。

圖2 中科院上海技術(shù)物理研究所激光三維成像儀Fig.2 Picture of SITP LIDAR

第一代典型激光探測技術(shù)指標對比如表1所示，采用機械振鏡掃描方式的激光探測方法對功耗需求較高，同時產(chǎn)品質(zhì)量較大，采用機械振鏡使得掃描速度有限，幀率很低，無法適用于高動態(tài)的三維成像，對高速自轉(zhuǎn)小天體或者在快速接近的導(dǎo)航任務(wù)中都不適用。

表1 第一代典型激光探測產(chǎn)品指標對比Table 1 Parameters of First generation of typical laser detection instrument

1.2 MEMS掃描式

第二代激光探測技術(shù)為MEMS 掃描式，以NASA的MEMS激光雷達[25-26]和北京控制工程研究所研制的火星多功能避障敏感器[24]為代表，第二代產(chǎn)品采用了MEMS掃描鏡，其體積重量很小，在掃描速度上具有較高的技術(shù)優(yōu)勢。由于MEMS掃描鏡的鏡面尺寸較小，接收光學(xué)系統(tǒng)孔徑受限，其作用距離也受限，此外，鏡面尺寸小導(dǎo)致激光出射光斑較小，使得激光發(fā)散角較大，圖像分辨率精度受到限制。NASA的MEMS激光雷達作用距離僅能達到40 m，實物圖如圖3（a）所示。北京控制工程研究所為“天問一號”火星探測器研制的多功能避障敏感器同樣采用MEMS擺鏡掃描成像，采用1 064 nm激光器作為主動光源，是一種輕小型化、高分辨率的激光三維成像敏感器，且集成了光學(xué)成像功能，具備抗高低溫環(huán)境靈敏度漂移、抗背景雜光干擾、大視場大相對孔徑能量接收、高精度MEMS掃描鏡訓(xùn)練與標定等技術(shù)優(yōu)勢。火星多功能避障敏感器是首次應(yīng)用于深空探測的MEMS掃描激光雷達產(chǎn)品，其作用距離為80～120 m，實物圖如圖3（b）所示。FLASH LIDAR為美國ASC公司生產(chǎn)，產(chǎn)品型號為GoldenEye，有兩個子型，其中S級別的“SOLID”子型面向深空探測任務(wù)，主要應(yīng)用于是OSIRIS-REx；M級別的“GEO3D”子型主要面向地球同步軌道（Geosynchronous Earth Orbit，GEO）和月球探測任務(wù)。FLASH LIDAR的實物如圖4所示，技術(shù)指標參數(shù)如表3所示，OSIRIS-REx探測器上安裝了2臺閃光激光雷達（LIDAR-1和LIDAR-2）為GNC提供導(dǎo)航。

圖3 MEMS掃描式典型產(chǎn)品Fig.3 Second generation of typical laser detection instrument

圖4 閃光激光雷達飛行件實物Fig.4 Picture of OSIRIS-Rex FLASH LIDAR

第二代典型激光探測產(chǎn)品指標對比如表2所示，據(jù)表2可知，采用MEMS鏡掃描方式的激光探測方法具有較高的掃描速度，但MEMS掃描鏡未引入閉環(huán)控制，指向精度不高，在0.1°量級，距離小天體2016HO3探測需要達到的0.005°～0.01°的指向精度還有較大的差距。

表2 MEMS掃描式技術(shù)典型產(chǎn)品技術(shù)指標Table 2 Parameters of second generation of typical laser detection instrument

1.3 面陣成像式

為解決作用距離、圖像分辨率、圖像刷新率受限的問題，第3代面陣成像式激光探測技術(shù)應(yīng)運而生，以美國OSIRIS-Rex小天體探測任務(wù)的FLASH LIDAR[27]為代表，其分辨率為128×128，作用距離達到3 km。

據(jù)表3可知，F(xiàn)LASH LIDAR雖然成像幀率很快，但成像分辨率、測距精度較低，不適用于小天體2016HO3全球地形測繪的需求。128 × 128陣列規(guī)模成像器件分辨率有限，此外，測距精度僅為15 cm（3σ）量級，對于小天體2016HO3科學(xué)探測cm級需求有較大的差距。

表3 OSIRIS-REx閃光激光雷達（FLASH LIDAR）的指標參數(shù)Table 3 Parameters of OSIRIS-RE FLASH LIDAR

2 混合固態(tài)激光三維成像探測方法

面陣探測器可以獲得較高的成像幀率，且單光子探測器比普通的線性模式APD探測器靈敏度高出至少3個數(shù)量級，同等距離下所需激光能量更少。考慮到小天體探測需求，現(xiàn)有的面陣成像器件分辨率不夠，激光地形測繪與導(dǎo)航一體設(shè)計方法采用快反鏡二維掃描與單光子面陣探測器成像結(jié)合的總體方案，即混合固態(tài)激光三維成像探測。

2.1 方案構(gòu)成與功能

混合固態(tài)激光三維成像探測總體框圖構(gòu)成如圖5所示，主要包含光學(xué)組件和電子學(xué)組件兩部分：光學(xué)組件包括發(fā)射單元、接收單元以及二維音圈電機快反鏡單元，其中發(fā)射單元由脈沖光纖激光器和衍射光柵組成，接收單元由望遠鏡系統(tǒng)和單光子面陣探測器組成；電子學(xué)組件包括SPAD驅(qū)動及溫控電路、快反鏡驅(qū)動電路、主控處理電路、PIN探測電路以及電源。

圖5 混合固態(tài)激光三維成像探測方法組成框圖Fig.5 Block diagram of hybrid solid-state method

通過RS422串口接收到圖像控制單元（Image Processing Unit，IPU）指令后，激光器發(fā)出窄脈沖平行光束，經(jīng)過衍射光柵后形成二維激光點陣，二維激光點陣投射至小天體表面上，其散射光被望遠鏡系統(tǒng)收集，并成像至單光子面陣探測器上，在主控處理電路現(xiàn)場可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）控制下，通過時間飛行法（Time Of Flight，TOF）[36]完成照射區(qū)域多個點位置的距離測量。二維音圈電機快反鏡單元實現(xiàn)收發(fā)光路的同步掃描，一方面通過大角度步進擴展地形成像視場；另一方面通過像素內(nèi)小角度掃描獲得亞像素的成像分辨率。掃描獲得的地形成像數(shù)據(jù)通過低電壓差分信號（Low-Voltage Differential Signaling，LVDS）接口下傳給IPU。主要工作模式包含全球地形測繪模式（MODEA）和六自由度位姿相對導(dǎo)航模式（MODE-B）。

2.2 探測波段與成像器件

探測波段選擇需要考慮到小天體2016HO3的光譜特性[37]、激光器在所選波段具有較高峰值功率和較窄脈沖寬度，同時成像器件在該波段具有較高的光子探測效率。通過地面望遠鏡觀測小行星的平均光譜，獲得非常粗略宏觀的光譜特性參數(shù)，2016HO3在0.4～0.65 μm之間的反射率迅速增大，0.65～0.8 μm之間反射率平坦，0.8 μm以后波段的反射率尚不清楚[37-39]①數(shù)據(jù)來源于：MPC數(shù)據(jù)庫（IAU Minor Planet Center），http://minorplanetcenter.net/db_search/showobject?object_id=469219，2019-7-10。。808 nm波段的固體激光器以及光纖激光器功率能量較低，1 064 nm波段的激光器光束質(zhì)量較好，但單光子探測器的光子探測效率太低；1 550 nm波段雖然光纖激光器光束質(zhì)量較好，且對人眼安全，但該波段不處于Si材料的靈敏區(qū)，一般采用InGaAs或Ge材料[40]，其性能遠不如Si基探測器件。因此，532 nm譜段是較為理想的探測波段。

單光子面陣成像器件的光子探測效率（Photon Detection Efficiency，PDE）、暗計數(shù)（Dark Count Rate，DCR）、時間分辨率（Bin）、像素尺寸（Φ）和讀出幀率對探測性能具有決定性的作用，本方案選用某32×32陣列探測元件作為成像器件，通過單光子噪聲濾除算法，可實現(xiàn)優(yōu)于3 cm（3σ）測距精度，成像器件技術(shù)指標如表4所示。

表4 32×32陣列面陣成像器件主要技術(shù)指標Table 4 Parameters of 32×32 single photon array

2.3 快反鏡掃描方案

快反鏡應(yīng)具備較大的鏡面尺寸、較高的帶寬和角分辨率、較大的偏轉(zhuǎn)角度和較小的體積重量，以實現(xiàn)大視場、高分辨率、高幀率和輕小型化設(shè)計。本文設(shè)計的二維音圈電機快反鏡機械偏轉(zhuǎn)角度 ± 1.5°，角分辨率 ＜ 2 μrad?；谝羧﹄姍C的快反鏡由4個直線型音圈電機所驅(qū)動，兩兩一組分別驅(qū)動鏡面的兩個橫軸（X軸和Y軸）。該快反鏡掃描設(shè)計已在地面實驗室完成了各項空間環(huán)境的考核驗證。

快反鏡的掃描方式如圖6所示，MODE-A為全球地形測繪模式，快反鏡以連續(xù)方式進行掃描，X軸以周期性三角波形進行往復(fù)掃描，32 × 32連續(xù)掃描5次，每次掃描間隔中，在像素之間設(shè)置精細掃描策略，像素之間的角間距為0.041°，快反鏡單次步進的光學(xué)角度為0.005 5°，像素之間掃描7次，全球地形測繪模式下分辨率到達1 100 × 1 100；MODE-B為步進掃描成像模式，該模式不設(shè)置像素間掃描，在相同的硬件配置下，其分辨率相對較低，為MODE-A的1/7。

圖6 快反鏡掃描方案（藍色為掃描軌跡）Fig.6 Scanning trajectory of fast mirror

2.4 望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)

根據(jù)成像器件和快反鏡參數(shù)，望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具備較大的入瞳直徑、較小的彌散斑，并設(shè)計窄帶濾光片。單光子成像器件靈敏度很高，應(yīng)盡可能降低進入光學(xué)系統(tǒng)的太陽背景光能量，否則將引起背景光計數(shù)，減少甚至湮沒掉正常的回波光計數(shù)。考慮到濾光片的角度藍移效應(yīng)，1°角度偏離約偏移1 nm，選擇濾光片的帶寬為±1.5 nm。望遠鏡系統(tǒng)光路如圖7所示，系統(tǒng)指標如表5所示。所選成像器件像素大小7 um，光學(xué)系統(tǒng)焦距70 mm，經(jīng)計算角分辨率為0.1 mrad，可獲得較高的角分辨率。

圖7 望遠鏡系統(tǒng)光路圖Fig.7 Optical path of telescope system

表5 望遠鏡系統(tǒng)主要技術(shù)指標Table 5 Parameters of telescope system

2.5 算法實現(xiàn)流程

混合固態(tài)激光三維成像探測算法涉及兩個方面，小天體全球地形測繪和高精度高動態(tài)導(dǎo)航，算法實現(xiàn)流程如圖8所示。在探測器距離小天體表面600 m高度時，快反鏡單元采用MODE-A掃描模式進行三維點云掃描，通過直方圖統(tǒng)計濾波、多項式濾波和均方根（Root Mean Square，RMS）值濾波等進行三維點云降噪預(yù)處理，針對全球掃描的相鄰兩幀三維點云的重疊部分進行預(yù)配準，完成高精度全球地形測繪。

圖8 算法實現(xiàn)流程Fig.8 Algorithm implementation process

在600 m高度完成全球地形測繪，通過對地形數(shù)據(jù)分析，獲取小天體表面科學(xué)探測陸標后，在600～30 m的接近段快反鏡單元轉(zhuǎn)入MODE-B掃描模式，進行三維點云掃描，將預(yù)處理后的三維點云與全球測繪地形先驗信息初配準，根據(jù)先驗信息進行點云六自由度旋轉(zhuǎn)，完成點云精配準，進而獲得六自由度相對位姿，據(jù)此進行定點著陸。需要說明的是，粗配準使用基于特征點檢測、描述與匹配的算法，并結(jié)合深度學(xué)習算法進行樣本訓(xùn)練。精配準使用臨近點迭代法（Iterative Closest Point，ICP）實現(xiàn)。

3 結(jié)果與討論

小天體2016HO3的預(yù)估反照率為0.2[39]，經(jīng)仿真分析，混合固態(tài)激光三維成像探測方法可實現(xiàn)小天體全球地形測繪、六自由度位姿相對導(dǎo)航能力。全球地形測繪模式下，測距精度達到2.475 cm，更新率1.16 Hz，成像分辨率達到1 100 × 1 100，在600 m高度時的橫向分辨率為6.15cm。六自由度位姿相對導(dǎo)航模式下的測距精度可達到2.475 cm（3σ）。激光地形測繪與導(dǎo)航一體化設(shè)計方案可實現(xiàn)的指標如化設(shè)計方案可實現(xiàn)的指標如表6所示。

表6 混合固態(tài)激光三維成像探測方法技術(shù)指標Table 6 Parameters of hybrid solid-state method

混合固態(tài)激光三維成像探測方法呈現(xiàn)出的高幀率、高分辨率和高測距精度能力，將為中國小天體2016HO3探測提供高精度三維地形數(shù)據(jù)，為科學(xué)探測任務(wù)實施提供地形測繪和導(dǎo)航服務(wù)。

在我國，現(xiàn)在存有多種預(yù)算會計制度。這就導(dǎo)致了會計不統(tǒng)一，會計信息分散，難以實現(xiàn)規(guī)范、科學(xué)的財政管理，不利于財政制度的優(yōu)化。在實行權(quán)責發(fā)生制政府綜合財務(wù)報告編制之后，能夠全方位反映出政府的資產(chǎn)、負債、收入以及費用等等，不僅可以加強政府的財務(wù)管理，還能夠?qū)︻A(yù)算會計制度的統(tǒng)一提供基礎(chǔ)，從而提高我國政府財政管理的水平。

隨著單光子探測器技術(shù)的發(fā)展，未來面陣探測將由現(xiàn)有的32 × 32陣列、128 × 128陣列發(fā)展到256 × 256陣列，甚至更大面陣規(guī)模，這將對空間激光探測技術(shù)帶來變革性的發(fā)展，大規(guī)模面陣陣列器件的發(fā)展將使得成像時間縮短到μs級，激光探測技術(shù)將在空間交會對接、地外天體測繪、空間非合作目標告警防護等領(lǐng)域獲得進一步應(yīng)用。

4 結(jié) 論

激光探測技術(shù)具備陽光免疫和無光照條件下使探測器對未知地形仍有測繪和導(dǎo)航能力的優(yōu)勢，在深空探測任務(wù)重得到了廣泛的應(yīng)用。本文總結(jié)了國際上已開展小天體探測任務(wù)中所涉及到的地形測繪與導(dǎo)航技術(shù)特點，設(shè)計了一種適用于小天體2016HO3探測的混合固態(tài)激光探測方法，為全球提供地形測繪和高精度高動態(tài)導(dǎo)航，并通過仿真驗證，得出如下結(jié)論：

1）采用機械振鏡掃描方式的激光探測方法對功耗需求較高，同時產(chǎn)品質(zhì)量較大，采用機械振鏡使得掃描速度有限，幀率很低，無法適用于高動態(tài)的三維成像，不適用于高速自轉(zhuǎn)小天體探測或者在快速接近的導(dǎo)航任務(wù)；

2）MEMS鏡掃描方式的激光探測方法具有較高的掃描速度，但MEMS掃描鏡未引入閉環(huán)控制，指向精度不高，在0.1°量級，距離小天體2016HO3探測需要達到的0.005°～0.01°的指向精度還有較大的差距；

3）閃光激光雷達雖然成像幀率很快，但成像分辨率、測距精度較低，不適用于小天體2016HO3全球地形測繪的需求，128×128陣列規(guī)模成像器件分辨率有限，此外，測距精度僅為15 cm（3σ）量級，對于小天體2016HO3科學(xué)探測厘米級需求有較大差距；

4）混合固態(tài)激光探測方法將單光子探測器和二維音圈電機快反鏡相結(jié)合，設(shè)置多模式掃描實現(xiàn)大視場、亞像素成像分辨率，該方法激光測距精度優(yōu)于3 cm，幀頻4 Hz，成像分辨率達到1 100 × 1 100，600 m高度時的橫向分辨率為6.15 cm，該設(shè)計方法兼具高成像分辨率、高成像幀率、高測距精度且能夠?qū)崿F(xiàn)輕小型設(shè)計的方案。