基于稀疏同波束测量的天问一号火星着陆点定位方法

在广义相对论参考框架下,利用天问一号巡视器在着陆火星后与环绕器进行同波束测量,建立了适用于火星着陆点定位计算的测量模型,并根据两目标相对运动关系设计了基于火星时空参考框架的统计定位方法。通过蒙特卡洛仿真打靶,分析了多种误差和测量弧段对着陆点定位精度的影响,其中广义相对论的引力延迟会产生亚米级模型误差,对火星着陆点定位产生约百米级的影响。针对实际火星车测量单一且稀疏的特点,将环绕器定轨与火星车的定位从并行计算调整为串行计算,引入火星数字高程模型约束着陆点定位的高度,提升环绕器轨道精度并压缩计算弧段,最终将火星车着陆点精度从千米量级提升至约300 m。

载人飞船返回舱外测高精度弹道计算与落点预报

针对返回舱再入返回过程中外测弹道计算精度低、稳定性差的问题,仿真分析比较了单点定位、滤波方法和动态滑窗处理等多种外弹道计算方法的精度,提出了一种弹道加权融合计算的实时自动弹道优选方法。结果表明:动态滑窗处理方法精度最高,实时自动弹道优选方法可全程获取多测元跟踪条件下的最优弹道;返回舱外测弹道计算精度和稳定性有明显提高,外测弹道落点预报精度可达到百米量级,着陆时间偏差在1 min以内。

梦天实验舱初始轨道快速计算策略与分析

初始轨道是航天器入轨评价的关键判据,快速准确计算初始轨道可在入轨异常时为应急救生控制赢得时间。针对传统初始轨道计算方法时间与精度不能兼顾的问题,设计了初始轨道快速计算策略,根据运载火箭加速度变化率来判断舱箭分离时间,采用基于动力学约束的实时轨道滑动批处理方法累积超短弧分离后数据计算初始轨道,对利用各种数据源确定的多组初始轨道进行逻辑优选判断。通过梦天试验舱仿真数据验证表明:使用该策略计算初始轨道,可达到事后精密定轨同等精度,计算时间控制在1 min以内,时效性远超事后精密轨道确定方法。

深空网干涉测量数据对嫦娥五号定轨能力分析

针对嫦娥五号探测器(CE-5)开展基于深空网测量数据的定轨能力分析。首先从测量原理分析了深空网VLBI数据的误差源,然后利用CE-5的精密轨道评估了VLBI数据的误差,最后基于实测数据与协方差分析理论,分析UXB与VLBI数据的定轨能力。结果表明:转移阶段,单独利用深空网测量数据可以获取优于1 km的转移轨道精度,标校VLBI系统偏差后可以实现优于500 m的轨道精度;环月阶段,轨道解算精度优于200 m,VLBI数据对轨道改进有限,系统偏差甚至会降低轨道精度;基于协方差分析表明,VLBI数据可以降低转移阶段的形式误差近1个量级,但对于环月阶段改进量小于10%。

嫦娥五号定轨定位策略设计与精度评估

针对嫦娥五号探测器直接进入地月转移轨道、月面采样、交会对接、高速再入返回,完成主任务后轨道器飞往日地第一拉格朗日平动点等飞行轨道方面的新特点,本文对任务关键节点的定轨预报精度和月面定位精度进行了评估.结果表明,地月空间转移段中途修正前6 h定轨预报至开机点,近月制动前6 h定轨预报至近月点的位置误差为百米精度水平,交会对接期间,第4次远导控后预报至交班点,位置误差约为700 m,主要由上升器自身轨道及控制误差累积造成,使用12 h数据的无线电定位结果可有效满足任务要求.此外,针对嫦娥五号拓展任务,采用重叠弧段分析法,位置误差约500 m.