一种应用于实时深空干涉测量的电离层时延修正方法

针对"嫦娥4号"中继星任务S频段信标信号的高精度实时干涉测量需求,结合深空测控干涉测量系统采用的稀疏标校工作模式,研究验证了一种面向测控模式实时干涉测量的电离层时延修正方法。首先分析了电磁波经电离层传播的延迟机理及特性;基于深空站历史观测数据,通过自相关函数分析验证了天顶向TEC的周日特性;在此基础上,结合深空干涉测量中心数据处理设备软件系统,讨论了电离层时延修正方法;通过任务期间的实测数据处理分析,验证了所提方法可以将实时测量精度提升1～3 ns,对低仰角跟踪弧段,该技术方法优势更为明显。该方法为后续深入推进深空测控干涉测量系统在任务中的实时应用提供了技术储备。     

基于同波束干涉的空间三维相对位置测量研究

针对深空探测器相对位置精确测量需求,建立了空间三维相对位置测量模型,研究了基于单基线同波束干涉测量(Same-beam VLBI,SBI)的空间三维位置最小二乘解算方法。利用"嫦娥3号"着陆器的测控天线与定向天线的SBI实测数据,验证了测量模型与解算方法的有效性。结果显示:SBI干涉时延随机误差约0.225 ps(0.07 mm);测控天线与定向天线之间距离误差约0.216 m,方向误差约30.4°。该研究结果有望应用于后续深空探测任务譬如"嫦娥5号"器间高精度相对测量中。     

深空网干涉测量技术在“嫦娥3号”任务中应用分析

针对中国深空网DOR/ΔDOR测量技术在"嫦娥3号"测控任务中的首次应用情况,论述了深空网干涉测量系统采用的稀疏交替射电源标校技术。在地月转移、环月段开展了多次观测,所获得的时延、时延率观测量结果直接应用于"嫦娥3号"的轨道确定。通过与事后精密轨道比对分析,深空网干涉测量技术的时延观测量精度优于1ns,对应于约90nrad的角位置精度;时延率精度优于1ps/s,相当于亚mm/s量级测速(差)精度,中国深空网干涉测量技术有力支撑了"嫦娥3号"的测定轨任务。     

深空探测器自主天文导航技术综述

在深空探测中,单独使用无线电测控存在精度、实时性、覆盖性等方面的限制。作为无线电测控的有效补充,自主天文导航是保证深空探测任务成功的关键技术之一。面向深空探测对自主天文导航的迫切需求,概述了深空探测器自主天文导航的基本原理,简要介绍了深空探测器自主天文导航的研究进展,并重点分析探讨了深空探测器自主天文导航的关键技术和发展趋势。分析结果可为我国未来深空探测器天文导航系统研制提供参考,并为深空探测任务的总体设计提供帮助。     

《深空探测学报》

<正>《深空探测学报》是由工业和信息化部主管、北京理工大学和中国宇航学会深空探测技术专业委员会联合主办的学术期刊,16开本,季刊。本刊拫道深空探测领域政策、动态和科技探索新进展,发布深空探测学术研究新成果,搭建国内外深空探测领域信息交流平台,以促进深空探测事业发展。用稿内容涵盖月球及以远深空探测领域战略与任务、总体设计、导航与控制、测控与     

深空测控网干涉测量系统在“鹊桥”任务中的应用分析

在"嫦娥4号"任务的第一阶段—"鹊桥"阶段,北京航天飞行控制中心利用佳木斯及喀什深空站对"鹊桥"进行了干涉测量观测,获取了实时与事后的高精度测角观测量,有效支持了任务的实施。两深空站需同时完成测控任务,无法交替射电源观测来进行系统差标校,基于此系统采用了长时间隔、在航天器观测前及双站结束后观测射电源的标校方法,在地月转移段、月球至L2转移段、Halo轨道形成段开展了多次干涉测量观测,所获得的时延、时延率结果直接应用于事后联合轨道确定,结果表明:深空网的时延观测精度约为3 ns。     

基于通用测控信号的多频点同波束干涉测量

提出利用两个深空航天器的通用测控信号进行多频点同波束干涉测量,实现两航天器的高精度相对测量。对差分相位时延进行理论推导,提出了一种针对两航天器测控信号主载波存在频差情况下的差分时延观测量误差的模型修正方法,并对月球轨道上两航天器间同波束干涉测量地面跟踪测量条件进行了分析。仿真结果表明,利用两航天器的通用测控信号进行多频点同波束干涉测量,经误差模型修正后获取了误差小于皮秒量级的差分相位时延,能为深空航天器间相对导航定位提供高精度的观测量信息。     

《深空探测学报》征稿

<正>《深空探测学报》是由工业和信息化部主管、北京理工大学和中国宇航学会深空探测技术专业委员会联合主办的学术期刊,16开本,季刊。本刊报道深空探测领域政策、动态和科技探索新进展,发布深空探测学术研究新成果,搭建国内外深空探测领域信息交流平台,以促进深空探测事业发展。用稿内容涵盖月球及以远深空探测领域战略与任务、总体设计、导航与控制、测控与通信、推进与能源、科学载荷与科学探测等研究成果,     

《深空探测学报》

<正>《深空探测学报》是由工业和信息化部主管、北京理工大学和中国宇航学会深空探测技术专业委员会联合主办的学术期刊,16开本,季刊。本刊报道深空探测领域政策、动态和科技探索新进展,发布深空探测学术研究新成果,搭建国内外深空探测领域信息交流平台,以促进深空探测事业发展。用稿内容涵盖月球及以远深空探测领域战略与任务、总体设计、导航与控制、测控与通信、推进与能源、科学载荷与科学探测等研究成果,     

《深空探测学报》

<正>《深空探测学报》是由工业和信息化部主管、北京理工大学和中国宇航学会深空探测技术专业委员会联合主办的学术期刊,16开本,季刊。本刊报道深空探测领域政策、动态和科技探索新进展,发布深空探测学术研究新成果,搭建国内外深空探测领域信息交流平台,以促进深空探测事业发展。用稿内容涵盖月球及以远深空探测领域战略与任务、总体设计、导航与控制、测控与通信、推进与能源、科学载荷与科学探测等研究成果,     

一种基于探测器下行信号融合处理的无线电干涉测量方法

针对深空探测器常用下行信号体制,结合无线电干涉测量特点,提出了一种基于探测器DOR信标信号和数传信号融合处理的干涉测量方法。该方法首先通过相关处理得到DOR信号和数传信号的差分相位,利用DOR信号进行带宽综合得到时延估计,并构建时延模型;然后,利用时延模型得到DOR信号与数传信号在数传载波处的相位差,并以此对数传信号差分相位进行补偿;最后,利用DOR信号差分相位和补偿后的数传信号差分相位进行带宽综合,实现高精度干涉测量。深空探测网数据处理结果表明融合处理后时延估计随机误差明显降低;但受介质时延误差影响,融合处理对系统时延精度的改善幅度有所减小。该方法仅通过改进干涉测量数据处理方法即实现了时延估计随机误差的改善,不仅提高了信号使用效率,而且增强了航天测控系统的鲁棒性,在应急测控背景下具有特殊意义。     

一种基于小波相关滤波的无线电干涉测量处理方法

针对深空探测中干涉测量微弱信号相关处理问题，提出了一种基于小波滤波的无线电干涉测量方法。首先，在小波相关滤波算法分析的基础上，提出了基于移位相关、逆序处理以及最高层小波系数阈值处理的改进算法；其次，分析并构建了深空探测宽带信号模型，并给出了基于小波相关滤波的无线电测量方案；最后通过蒙特卡洛仿真和实测数据处理证明小波相关滤波可以改善无线电干涉测量精度，其中同步卫星群时延估计精度改善约10%。     

“龙江2号”月球轨道微卫星定轨分析

微纳卫星深空探测任务中,通常所分配的测控资源有限,因此有必要对有限测控资源条件下微纳卫星的定轨精度进行分析。以微纳卫星深空探测为背景,采用"龙江2号"微卫星的轨道测量数据对其定轨精度进行了分析。"龙江2号"微卫星只有USB轨道测量数据,且环月段测控资源相对紧张,每天有两站跟踪,共约3～4 h的轨道测量数据。首先介绍了"龙江2号"微卫星飞行任务及其飞行过程中影响测定轨的因素;其次给出了定轨的动力学模型,对微卫星地月转移段的定轨精度进行了分析;最后通过分析摄动力、动量轮卸载以及数据弧段长度的影响,给出了微卫星环月阶段所使用的定轨策略,并通过重叠弧段比较的模式,给出了微卫星环月段的定轨精度。研究结论可以为后续微纳卫星深空探测任务提供有益参考。     

大气湍流对深空天线组阵相位影响分析

深空测控网采用大规模天线组阵系统比单个大天线具有一定优势,构建一个Ka频段的天线组阵系统无论对于星际测控通信还是天文观测都是一种经济、可持续扩展的技术方案。然而天线组阵系统工作于Ka频段时,由于天线间相位的快速起伏漂移将使得合成信噪比迅速恶化,尤其对于深空测控上行链路信号的相位监测和闭环控制带来巨大挑战,所以对天线间大气相位扰动测量和数值模拟非常必要。参考国外相关的干涉测量数据,首先分析了天线组阵大气相位扰动测量和统计分析方法;然后利用微波大气湍流模型,建立了天线组阵相位漂移抖动模型;对大气湍流引起的相位延迟扰动过程进行了仿真实现。利用模型产生的天线组阵相位抖动数值,可以测试和评估天线组阵信号合成处理系统的适用性。     

深空探测人工智能技术应用及发展建议

深空探测任务的探测目标距离地球越来越远,测控延时逐步增大,并且目标的先验知识有限,在遥远、未知、不确定环境下开展科学探索对探测器的自主性能需求日益强烈。随着人工智能技术的快速发展并逐步实用,在深空探测领域中应用人工智能技术提高和改进航天器自主性也将成为必须和可能。简要介绍了人工智能技术的发展历程,分析了航天领域中人工智能技术的应用实例,重点结合规划的深空探测任务特点和应用场景,梳理分析了各具体任务对人工智能技术应用的潜在需求,并提出了对深空探测人工智能技术应用的一些看法和发展建议。     

冷原子干涉技术原理及其在深空探测中的应用展望

简要介绍了基于冷原子干涉技术的陀螺仪与重力仪的特点以及国内外研究现状,重点介绍冷原子制备、冷原子分束、反射以及原子内态探测等冷原子干涉关键技术的基本原理及其实现方法。结合深空探测特点,冷原子干涉技术在深空探测领域潜在的应用有两个方面:一方面可应用于深空探测器在飞行、交互、对接以及着陆过程中的自主导航;另一方面可应用于深空探测器引力助推过程中的重力以及加速度的精密测量。     

中国深空测控系统建设与技术发展

我国深空测控系统是伴随着探月工程“绕”“落”“回”三步走战略的实施，从突破关键技术、初步建成系统到系统完善，逐步建立起来的，火星探测工程的实施将进一步带动深空测控系统能力的建设。站在历史的视角，从顶层设计、关键技术攻关和系统建设等方面，回顾了我国深空测控系统从无到有的发展历程，并结合未来深空测控技术的发展，对我国深空测控系统的发展前景进行了展望。     

一种用于深空导航定位的新型DOR信标

甚长基线干涉测量（VLBI）是深空探测器导航定位的重要手段之一，深空探测器的VLBI观测通常采用差分单程测距（DOR）信标和双差单程测距（Delta DOR）测量体制，精确地测量深空探测器相对于河外射电源的角距。相位杂散是影响Delta DOR测量精度的主要误差源之一，针对这项误差研究了一种基于伪随机噪声调制方式的新型DOR信标（PN DOR），开展了信标的设计实现，从时域和频域角度分析了Gold码带宽及多项式、整形滤波系数和DOR信号调制指数的优化方法。 PN DOR信标可有效削弱相位杂散效应，提高Delta DOR测量精度，满足中国未来深空探测任务高精度导航定位需求。