地月空间星地双向单程测量高精度模型

针对使用星地双向单程测量技术实现给定场景下的地月空间高精度测量问题,建立了地月空间纳秒级星地时差解算模型与米级瞬时距离解算模型,定量分析了模型中各因素的量级,并对模型中收发时延、引力时延、定轨误差和大气延迟等多种因素引入的时差和距离估算误差进行了定量分析。仿真数据的处理结果校验了误差量级理论分析的准确性,时差估算的均方根误差优于7.6ns,瞬时距离估算均方根误差优于2.4 m。建立的模型可以对地月空间星地DOWR测量数据进行高精度处理,实现地月空间高精度时间比对,支持未来中国载人登月等任务及地月空间高精度导航技术。

DRO卫星编队同波束差分相对导航

针对地月空间远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO)卫星编队相对导航的需求,提出一种同波束差分相对导航方法。在地月空间中,2颗DRO卫星所构成的编队可被1颗近地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星发出的测量波束所覆盖,从而与该LEO卫星同时建立2条观测链路。由这2条测量链路得到的差分测量数据与地月三体轨道动力学模型相结合,即可实现DRO卫星编队相对导航。DRO处于地月三体引力场非对称性较强的空间,根据LiAISON原理,运行于该轨道的卫星与LEO卫星建立的1条测量链路即可实现自主导航,从而可确定其中1颗DRO编队卫星与LEO卫星的绝对轨道状态。同波束差分相对导航方法以两星的绝对状态作为约束条件,利用差分测量数据消除测量中的共同误差,可获得DRO卫星编队的高精度相对状态。分别对DRO近距离卫星编队(星间距离为50km)及DRO远距离卫星编队(星间距离为数万km)相对导航的性能进行了仿真测试。结果显示,星间测距噪声为0.5m时,相对导航位置精度为5m,该结果比利用绝对导航作差提高了4倍。

3种典型地月轨道的天基定轨与时间同步

基于地月轨道天基定轨与时间同步精度协同困难的问题,提出一种地月空间航天器天基测定轨与时间同步的方法。低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星作为“天基测控站”,接收全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号实现高精度实时定轨与授时,同时与地月空间航天器建立测量链路,支持地月航天器快速高精度轨道的确定。与地面站相比,LEO卫星运行速度快、绕地周期短,地月空间航天器与其建立的测量链路具有不可见时间间隔短、测量几何较优、测量过程不受大气延迟影响的优点。因此使用LEO卫星可提高定轨的收敛速度和精度。分析了地月空间3种典型轨道的天基定轨与时间同步性能,包括远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO)、大椭圆轨道(Highly Elliptical Orbit,HEO)和地月转移轨道。天基定轨仿真结果显示,LEO卫星位置精度较高时,3种轨道定轨收敛时间小于3h,定轨位置精度为50m左右,时间同步精度为数十纳秒级。该方法有望解决中国地面站部署受限、地面测控负担重的问题。

通过童话绘本提高学生课堂注意力

绘本教学不仅可以节省有限的时间,而且能够吸引学生的课堂注意力,让学生课堂收益最大化。农村小学低年级课堂面临的一个共性问题就是学生集中注意力的时间非常有限,40分钟课堂中,低年级学生最大有效集中注意力的时间超不过20分钟。美术课堂引入童话绘本,丰富了教学形式.

地月空间激光时间比对仿真模型研究

为解决中国科学院计划于2023年发射的绕月飞行器激光测距时差载荷星地时间比对问题,本文提出并建立了地月空间激光时间比对高精度测量模型。为达到ns级地月空间激光时间比对精度,采用准确度为0.1 ns量级的数值地球时间星历模型,建立了ns量级的时间尺度转换模型,推导了精度为10 ps量级的激光脉冲单程和往返飞行时间模型,建立了精度优于10 ps的Shapiro时延模型,建立了质心修正模型、几何位置修正模型以及系统时延模型等。使用基于飞行器可观测性、回波率设置等工程实际得到的仿真数据对时间比对模型精度进行验证,时间比对标准差为ns级,表明仿真模型精度可达ns级。星载时钟的频率准确度估算结果和正确值误差约为15%。所建模型可用于后续地月空间高精度激光时间比对任务。