用于深空探测任务的先进通信与导航体制(英文)

介绍了一套用于深空探测的先进通信与导航体制。在综述美国国家航空航天局相关研究进展、讨论这套体制中的关键特征技术的同时,文章利用飞行在地月平动点L3/L4/L5的晕轨道上的中继通信和跟踪卫星,建议了一种超长距离干涉测量(ELBI)技术。探讨了ELBI技术对先进通信与导航体制进行增强的可能性和应用潜力。

基于干涉测量的△DOR和△DOD航天器跟踪技术

通常的地基测距测速观测可以测量深窄探测器的两个视向自由度信息。为了有效地测量探测器另外四个垂直于视线方向的信息，需要距离很远的两个地面台站对同一个探测器进行差分距离和速度测量。本文简单介绍了用于深空探测器位置速度干涉测量的△DOR和△DOD跟踪技术。

萤火一号火星轨道器开环追踪技术(英文)

中国首个火星探测器萤火一号计划于2009年10月和俄罗斯的火卫一采样探测器一道发射升空。萤火一号将探测火星的空间环境,并验证深空导航测控与通信技术。与常规的火星探测任务不同,该探测器的轨道与位置测量主要利用天文甚长基线干涉测量技术、开环跟踪测量技术、差分单程测距测速技术、同波束干涉测量技术以及单程Doppler测速技术承担。

火星全球导航卫星系统(英文)

讨论了建立类地行星全球导航定位系统的意义,并对火星全球导航卫星系统星座的分布构型进行了初步分析设计。对不同导航星座的覆盖特性与导航定位性能进行了评估,给出了最佳星座设计,它可以作为将来建立火星导航卫星系统的星座设计参考。

火星的全球卫星导航系统星座分布初步设计

本文讨论了类地行星全球导航定位星座空间构型设计的原则，初步对火星全球导航卫星系统星座的分布构型进行了分析设计。讨论了导航星座空间分布的卫星空间覆盖特性与导航定位性能，评估了最佳星座设计。本研究可以为将来建立火星导航卫星系统提供星座设计参考。

用于“萤火1号”火星轨道器的开环电测技术

中国首个火星探测器"萤火1号"计划于2011年和俄罗斯的火卫一采样探测器一道发射升空."萤火1号"将探测火星的空间环境,并验证深空导航测控与通信技术.与常规的火星探测任务不同,该探测器的轨道与位置测量主要利用天文甚长基线干涉测量技术、开环跟踪测量技术、差分单程测距测速技术、同波束干涉测量技术以及单程多普勒(Doppler)测速技术.

深空探测用数字开环多普勒技术初步研制及其在嫦娥一号探测任务中的应用

基于数字无线电技术,开发了用于卫星视线方向速度测量的无线电开环多普勒测量方法和技术原理样机.并在嫦娥一号卫星测轨任务中进行了观测试验,利用卫星转发的S波段载波信号进行开环多普勒测量.结果显示,在1s积分情况下,嫦娥一号卫星的开环多普勒测量精度RMS达到3mm/s(1σ),这已经与目前使用的USB(Unified S-Band,统一S波段)测速数据的精度水平相当.这个测量精度主要受制于上行站原子钟的短期稳定度.进一步通过两站开环差分测量的办法,可以有效地消除信号发射时的原子钟频率漂移和不稳定性,使得测量精度RMS提高到1mm/s(1σ).开环多普勒数据和差分数据已经开始尝试用于嫦娥一号卫星的定轨,数据的精度评估和科学应用也将逐步展开.这项技术的研制成功将对我国未来深空探测有重要的意义.

编者按

自20世纪90年代以来，国际上新一轮月球探测的热潮，吸引了美国、日本、欧洲、中国、印度等航天大国的广泛积极的参与．这次探月热潮中，几乎所有的卫星任务都把重点放在了测月学方向．一方面通过对月球地形、重力以及关联内部结构的探测研究来揭示月球的演化历程，另一方面为进一步的月面着陆探测和建立月球基地开展准备工作．以绕、落、回三部曲为主线的中国月球探测简洁而完美地诠释了人类月球探测的这一路线规划．“嫦娥”一号绕月探测器工程在成功实现了华夏千年奔月梦想的同时，也以测月学为基本目标，为人类探月的远景设想奠基铺路．

月球全球导航卫星系统星座分布的优化设计

本文讨论了类地行星全球导航定位星座空间构型设计的原则，初步对月球全球导航卫星系统星座的分布构型进行了分析设计。讨论了月球导航星座空间分布的卫星覆盖特性与导航定位性能，评估了最佳星座设计，本研究可以为将来建立月球导航卫星系统提供星座设计参考。

火星探测星-地掩星接收机技术的初步开发

本课题开发了可用于行星无线电掩星观测的信号接收设备和相应的观测资料处理软件，最后可以得到反演火星大气和电离层的各种物理参数廓线，整个系统被称为掩星接收机。利用CE-1的实测数据进行了前期的验证，目标是将该系统应用到YH-1星一地掩星计划中。

深空探测DOD测量技术的实现

本研究开发了可用于深空探测任务中的开环差分测速观测技术和设备，并首次应用于嫦娥-1绕月探测中。测轨观测验证的结果表明，差分观测可以很好地消除开环观测中上行站的系统频率漂移问题。该技术也可以用于太阳系中更遥远天体的探测，如在中俄联合火星探测中对YH-1探测器的差分单程测轨任务。