国外月球以远深空探测的发展及启示（下）

二、国外月球以远深空探测的最新计划 进入21世纪,各航天国家和组织制定了详细的月球以远深空探测长远发展计划,深空探测已成为世界航天活动的重要发展方向。     

月球中继通信卫星系统发展综述与展望

中继通信是一些月球探测任务中必须解决的关键问题,特别是月球背面和两极地区的着陆和巡视探测任务以及载人登月任务。对国内外月球中继通信卫星的研究和发展情况进行了综述,在对月球中继通信任务需求分析的基础上,从中继通信体制选择、轨道选择等方面对月球中继通信任务的实现途径进行了分析,并对月球中继通信技术的未来发展进行了展望。     

中国探月工程

"嫦娥4号"于2019年1月3日成功实现人类航天器首次在月球背面软着陆,"玉兔2号"月球车率先在月背刻上了中国足迹。至今,国际月球探测活动共实施126次,期间出现两个探月高潮。20世纪50—70年代,美苏两个航天大国之间的竞争引起第一轮探月高潮。20世纪末至今,各航天国家意识到月球探测的战略意义,纷纷提出月球探测计划并积极实施,月球成为各国争先探测的热点,掀起第二轮探月热潮。中国自2004年首次绕月探测工程立项实施以来,共开展了"嫦娥1号""嫦娥2号""嫦娥3号""嫦娥4号"及再入返回飞行试验共5次月球探测任务,实现"五战五捷",在空间技术、空间科学与应用、国际合作等方面取得了非凡成就,积累了丰富的经验,后续将继续开展以无人月球科研站为主的月球探测活动。     

我国探月工程技术发展综述

我国的探月工程，在2020年前分“绕、落、回”三步实施。本文以我国探月工程各次任务为脉络，针对目前已经完成的“嫦娥1号”“嫦娥2号”“嫦娥3号”及“嫦娥5号”高速再入试验任务，简述了工程和科学目标，介绍了实施效果，总结了主要技术成就。在此基础上，展望了探月工程未来的发展趋势，给出了月球后续任务的总体思路和框架。     

基于月面单幅图像的软着陆障碍识别与安全区选取方法

针对月球软着陆自主避障的需求,提出了一种适合月球灰尘表面的改进优化Hapke模型,给出了相对高程的求解、障碍识别与安全区选取方法,解决了已有纹理法无法识别坡度的问题,实现了利用单幅图像的月面着陆障碍识别与安全区域选取。利用月球软着陆下降段仿真图像,进行了模型解算和三维高程恢复并计算安全区域,结果表明,利用月面单幅图像能够实现障碍的识别与安全区的选取。     

“嫦娥3号”月面探测器同波束干涉测量系统的设计与实现

为了提高"嫦娥3号"探测器(着陆器和巡视器)的相对定位精度,针对两器信标实际设置情况,设计了同波束干涉测量(same-beam interferometry,SBI)观测方案。利用着陆器和巡视器星地对接数据分析检验了由差分群时延解算含微小系统差的差分相时延的方法,给出了甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)和同波束干涉测量模型及月面定位方法,并仿真分析了巡视器的相对定位精度。最终,把研究的方法实际应用于"嫦娥3号"巡视器的精密相对定位。结果表明,利用1h左右的连续观测弧段的着陆器数传信号以及巡视器数传信号(或遥测信号),采用事后处理方式,得到了随机误差约1ps的差分相时延数据。利用此数据,把"嫦娥3号"探测器的相对定位精度提高至1m左右。     

基本型实时遥测数据系统体系结构

介绍了基本型实时遥测数据系统的基本设计思路、系统体系结构、系统工作原理、应用系统构成及其主要特点。系统采用了总线制、模块化设计思想，实现了系统小型化、可裁剪、可扩展；采用了数据流体系结构支持多数据流采集解调、多处理并行数据处理，以及多执行部件并行实时数据输出。系统构成灵活，从单数据流单机箱系统，到基于网络连接的多数据流分布式实时遥测数据处理系统，可构成性能从低到高的系列化应用系统。     

国外深空探测的发展研究

随着21世纪的到来，深空探测技术作为人类保护地球、进入宇宙、寻找新的生活家园的唯一手段，引起了世界各国的极大关注。     

一种新的导航星选取算法研究

在导航星表的建立过程中，由于恒星的数量太多，往往要进行筛选，通常这种选择复杂费时，而结果往往并不是最优的。本文引入了动态星等阈值分布函数，将传统星等阈值过滤算法中的静态阈值用动态星等阈值代替，建立了一种新的动态星等阈值过滤选择模式。而基于统计学习理论的支持向量机方法为求解高维非线性动态星等阈值分布函数提供了新的途径。本文讨论了这种基于支持向量机的导航星自动选择算法——回归选取算法。实验表明，用该算法所选取的导航星表，导航星数量少、分布均匀性好。同时它还能适应多种任务的导航星选取要求，具有很强的通用性。     

喷泉码的遥测抗闪断技术应用研究

喷泉码具有恢复闪断数据的能力,可以有效改善火箭导弹遥测系统可能出现的接收信号起伏大、甚至闪断的问题.本文提出了一种喷泉码级联技术的物理层应用方案,重点研究了喷泉码与TPC级联过程中的关键技术问题,分析了系统的误码和丢帧性能,并进行了原理样机的试验验证.实测数据表明,在信道闪断概率低于10％的条件下,采用LT+ TPC级联编码的PCM-FM遥测系统,其数据恢复能力可提高至99.5％以上.