火星探测VLBI测定轨技术

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doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.005

刘庆会

中国科学院上海天文台, 上海 200030

基金项目:国家自然科学基金资助项目（11473059，11773060）

VLBI Orbit Determination Technology for Mars Exploration

LIU Qinghui

Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200030, China

摘要:我国将于2020年首次发射由环绕器和着陆巡视器组成的火星探测器，火星探测器的跟踪及精密测定轨是完成工程任务和科学探测的基础。火星探测器的跟踪和测定轨，目前主要采用基于地面无线电测量的测距、测速和甚长基线干涉VLBI测角3种手段。主要针对VLBI技术予以介绍，主要内容为：△DOR型VLBI技术在国内外的应用情况、火星探测器VLBI测定轨技术分析、基于同波束VLBI的火星车定位技术、火星探测器VLBI观测等。这些内容对我国的火星探测器测定轨有重要的应用价值。
- 火星探测/
- VLBI/
- 同波束VLBI/
- 测定轨/
- 测定位
Abstract:China will launch the first Mars probe composed of an orbiter and a rover in 2020. The tracking and precise orbit determination of the Mars probe is the basis for completing engineering tasks and scientific exploration. At present, three methods, ranging, Doppler measurement and VLBI (Very Long Baseline Interferometry) angle measurement based on terrestrial radio measurement, are mainly used in the tracking and orbit determination of the Mars probe. In this paper, the application of differential VLBI technology is introduced, the Mars probe VLBI technology and orbit determination errors based on VLBI and Doppler/ranging measurement in the arc segment of Martian orbit insertion are analyzed, the positioning analysis of rover based on the same-beam VLBI and the Mars probe VLBI observation are presented. The results are of great application value to the orbit determination of Mars probe in China.
- Mars exploration/
- VLBI/
- same-beam VLBI/
- orbit determination/
- measuring position

[1]	刘庆会,吴亚军,黄勇,等. 基于同波束VLBI的火星车测定位技术[J]. 中国科学:物理学力学天文学,2015,45:099502 LIU Q H,WU Y J,HUANG Y,et al. Mars rover positioning technology based on Same-Beam VLBI[J]. Sci Sin-Phys Mech Astron,2015,45:099502
[2]	刘庆会,昌胜骐,黄勇,等. 火星探测器跟踪及VLBI测定轨分析[J]. 中国科学:物理学力学天文学,2017(9):47
[3]	MARTIN-MUR T J,KRUIZINGA G L,BURKHART P D,et al. Mars science laboratory interplanetary navigation[J]. Journal of Spacecraft and Rockets,2014,51(4):1014-1028
[4]	刘庆会,贺庆宝,郑鑫,等. 天马望远镜在嫦娥三号测定轨VLBI观测中的应用分析[J]. 中国科学:物理学力学天文学,2015,45:039501 LIU Q H,HE Q B,ZHENG X,et al. Analysis of VLBI observation for Tianma radio telescope in Chang'E-3 orbit determination[J]. Sci Sin-Phys Mech Astron,2015,45:039501
[5]	LIU Q H,ZHENG X,HUANG Y,et al. Monitoring motion and measuring relative position of the Chang'E-3 rover[J]. Radio Science,2014. https://dio:org/10.1002/2014RS005449.
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[7]	李培佳,黄勇,昌胜骐,等. 基于地基观测的嫦娥三号着陆器与巡视器高精度定位[J]. 科学通报,2014,59:3162-3173 LI P J,HUANG Y,CHANG S Q,et al. Positioning for the Chang'E-3 lander and rover using Earth-based observations[J]. Chin Sci Bull,2014,59:3162-3173
[8]	LIU Q,KIKUCHI F K,MATSUMOTO,et al. Same-beam VLBI observations of SELENE for im-proving lunar gravity field model[J]. Radio Science,2010,45:1-7
[9]	郑鑫,刘庆会,吴亚军,等. 基于同波束VLBI差分相时延的"玉兔"月球车动作监视分析[J]. 中国科学,物理学力学天文学,2014,44:872-878 ZHENG X,LIU Q H,WU Y J,et al. Motion monitoring and analysis of Chang'E-3 rover based on same-beam VLBI differential phase delay[J]. Sci Sin-Phys Mech Astron,2014,44:872-878

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[2]	牛东文, 段建锋, 王美, 陈略, 路伟涛, 任天鹏.中国深空网VLBI定轨精度及分时采集模式分析. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(5): 495-502.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20191120001
[3]	王靓玥, 郭延宁, 马广富.火星探测器制动捕获策略研究. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(2): 178-183.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20171123001
[4]	张宝明, 朱岩, 王连国, 杨建峰, 周斌, 徐卫明, 孙树全, 蔡治国, 徐欣锋, 杜庆国.中国首次火星探测任务火星车有效载荷定标试验. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(5): 481-488.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200043
[5]	滕锐, 韩宏伟, 乔栋.火星探测最优离轨制导方法研究. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(2): 184-190.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190315001
[6]	郭丽, 张宇, 李金岭, 王广利, 郑为民.基于VLBI的高精度定位. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(6): 605-611.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200021
[7]	洪晓瑜, 张秀忠, 郑为民, 王广利, 刘庆会, 王娜, 张洪波, 汪敏, 舒逢春.VLBI技术研究进展及在中国探月工程的应用. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 321-331.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200030
[8]	陈如荣, 张海燕, 金乘进, 高智胜, 朱岩, 岳友岭, 朱凯.FAST VLBI系统和观测研究. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(2): 136-143.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190618001
[9]	周伟莉, 宋淑丽, 李培佳, 张志斌, 黄超, 黄勇, 王广利.基于GNSS加密网的VLBI电离层时延修正方法. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 362-370.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200056
[10]	郑为民, 张娟, 徐志骏, 刘磊, 童力, 张秀忠.实时VLBI处理机技术. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 354-361.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200027
[11]	王广利, 洪晓瑜, 刘庆会, 李斌, 马军, 苏彦, 郝龙飞.“嫦娥4号”高精度VLBI测轨技术. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 332-339.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200026
[12]	黄勇, 李培佳, 胡小工.VLBI月球定轨和月面定位技术及其应用. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 340-346.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200022
[13]	徐侃彦, 马玲玲, 印红, 张轶男.火星无人探测与行星保护. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(1): 9-15.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.01.002
[14]	刘建军, 苏彦, 左维, 任鑫, 孔德庆, 温卫斌, 张洪波, 李春来.中国首次火星探测任务地面应用系统. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 414-425.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.003
[15]	耿言, 周继时, 李莎, 付中梁, 孟林智, 刘建军, 王海鹏.我国首次火星探测任务. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 399-405.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.001
[16]	任天鹏, 唐歌实, 许柏, 路伟涛, 陈略, 韩松涛, 王美.面向绕月交会对接的同波束VLBI研究. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(4): 367-372.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.04.009
[17]	傅惠民, 娄泰山, 肖强.火星进入段探测器自校准状态估计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 224-228.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.006
[18]	刘庆会, 吴亚军.高精度VLBI技术在深空探测中的应用. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 208-212.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.003
[19]	MikhailVasilyevichVASILYEV, EleonoraIvanovnaYAGUDINA.俄罗斯应用天文研究所月球历表研究现状. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(3): 187-191.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.004
[20]	孙靖, 王美, 平劲松.利用VLBI技术进行深空航天器跟踪的仿真分析. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(3): 226-229.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.011

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火星探测VLBI测定轨技术

中国科学院上海天文台, 上海 200030

基金项目:国家自然科学基金资助项目（11473059，11773060）

收稿日期:2018-03-07

修回日期:2018-09-04

刊出日期:2018-10-01

关键词:

摘要:我国将于2020年首次发射由环绕器和着陆巡视器组成的火星探测器，火星探测器的跟踪及精密测定轨是完成工程任务和科学探测的基础。火星探测器的跟踪和测定轨，目前主要采用基于地面无线电测量的测距、测速和甚长基线干涉VLBI测角3种手段。主要针对VLBI技术予以介绍，主要内容为：△DOR型VLBI技术在国内外的应用情况、火星探测器VLBI测定轨技术分析、基于同波束VLBI的火星车定位技术、火星探测器VLBI观测等。这些内容对我国的火星探测器测定轨有重要的应用价值。

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doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.005

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doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.005

中国科学院上海天文台, 上海 200030

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Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200030, China

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