VLBI在探月卫星定位中的应用分析

中国实施的"嫦娥"探月工程中,探月卫星的定轨测控系统由我国现有的S频段航天测控网(USB)和甚长基线干涉测量(VLBI)系统组成。系统中,VLBI技术主要为绕月卫星定轨提供卫星的角位置。本文分析了在探月项目中,VLBI单点定位的必要性。探讨了VLBI技术用于探月卫星单点定位的基本原理及其实现方法。通过算例对模拟数据进行处理,检验了方法的正确性。对结果进行分析,得出一些结论。     

流动VLBI选址探讨

本文结合流动VLBI参加的"地壳运动观测网络工程"和"探月工程",从建立和维护我国地心参考框架和深空探测两个角度讨论了流动VLBI站址的选择、以及所选站址对我国VLBI观测网的改善。提出了将流动VLBI站设在海南,这样既增加了南北基线长度,也扩大了可观测射电源的范围,同时在建立和维持我国地心参考框架方面也是较好的选择。     

流动VLBI天线指向检测方法的研究

介绍了流动VLBI和上海固定VLBI的天线指向检测，指出了改进流动VLBI天线指向检测方法的必要性，探讨了利用GPS、“北斗一号”等卫星进行流动VLBI快速天互指向检测的可行性。     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题:一是在S、X波段时延测量精度均为1 ns情况下,电离层延迟改正所能够达到的精度;二是在飞行器VLBI测轨过程中,不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径,包括借助于相关电离层模型、利用常规VLBI历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等.最后对电离层VLBI和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析.     

月球探测器捕获分析及评估

国外深空探测活动的实践表明:深空探测器在整个飞行过程中要进行多次轨道控制才能实现其使命轨道。以我国嫦娥一号(Chang’e-1)探月卫星轨道为例,对探月卫星进行月球制动捕获所需脉冲速度增量ΔV进行了分析,通过仿真计算指出ΔV最小达到约200 m/s,即可保证制动后卫星飞行轨道的远月点在地月系统作用范围内。针对捕获制动过程,参考国外经验并结合我国现有测定轨设备及方法的实际条件,分析了通过监视多普勒测速和VLBI时延率残差变化的趋势进行轨道控制效果评估方法的可行性。     

月球探测器捕获分析及评估

国外深空探测活动的实践表明:深空探测器在整个飞行过程中要进行多次轨道控制才能实现其使命轨道.以我国嫦娥一号(Chang'e-1)探月卫星轨道为例,对探月卫星进行月球制动捕获所需脉冲速度增量△V进行了分析,通过仿真计算指出△V最小达到约200 m/s,即可保证制动后卫星飞行轨道的远月点在地月系统作用范围内.针对捕获制动过程,参考国外经验并结合我国现有测定轨设备及方法的实际条件,分析了通过监视多普勒测速和VLBI时延率残差变化的趋势进行轨道控制效果评估方法的可行性.     

月基差分VLBI定位及参数精度探讨

本文首次采用差分VLBI技术对月球探测器进行观测,分析了差分VLBI观测模型中的EOP参数精度对探测器坐标先验误差的灵敏度,模拟了差分VLBI观测量;平差计算了坐标参数和EOP参数的验后精度,并给出了计算结果。较理想的定位结果为我国的探月工程奠定了一定的理论基础。     

利用2006—2015年VLBI数据进行地球定向参数解算与分析

目前正处在下一代甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry,VLBI）系统的建设时期。利用维也纳VLBI与卫星软件（Vienna VLBI and satellite software,VieVS）解算了2006—2015年的VLBI数据,得到了10 a的地球定向参数（Earth orientation parameters,EOP）时间序列,并与国际地球自转服务机构的结果进行了对比。利用解算结果得到了10 a的日长变化时间序列,通过傅里叶分析得出了日长变化的短周期、半月周期、月周期、半年周期和周年周期,同时还分析得到了极移序列中的周年项和张德勒周期项以及章动改正序列中的自由核章动项。此次解算工作可为武汉大学卫星台站日后的VLBI数据解析积累一定的经验。     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题：一是在S、X波段时延测量精度均为1ns情况下，电离层延迟改正所能够达到的精度；二是在飞行器VLBI测轨过程中，不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径，包括借助于相关电离层模型、利用常规VLB1历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等。最后对电离层VLB1和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析。     

流动VLBI数据采集系统及其控制软件的设计与使用

结合我国流动VLBI观测站的研制与建设，介绍流动VLBI观测站的数据采集系统及其系统控制软件MOFS，在整个VIBI观测期间，MOFS软件控制数据采集系统的自动运转，并具有对系统参数的监测功能，长期的使用表明，流动VLBI观测站的数据采集系统及其控制软件很好地满足了我国流动VLBI观测的要求。     

流动VLBI天线系统噪声温度及天线效率测量

我国自行研制的第一套流动VLBI系统--DCW-01型流动VLBI测量仪,目前已在国家重大科学工程"中国地壳运动观测网络"中投入使用.在流动VLBI的观测试验中,天线系统噪声温度和天线效率是观测前系统调试和检测的两项重要内容.天线系统噪声温度是衡量流动VLBI观测系统内部噪声程度的特性指标;天线效率反映了天线系统对到达天线能量的利用率,在很多计算公式中是一个很重要的参数.因此,精确地测量它们的值是进行相关处理和计算的前提.文中结合我国流动VLBI观测站的研制与建设,介绍了流动VLBI测量仪的天线及接收机系统,并详细阐述了其天线系统噪声温度和天线效率的测量.     

昆明站流动VLBI观测数据处理初步结果

对我国自行研制的流动VLBI首次长距离观测数据进行处理 ,得到了初步结果 ,并对流动VLBI今后的观测提出了一些建议。     

流动VLBI系统及其应用

本文首先探讨了影响流动VLBI系统性能及观测和解算精度的各种因素,提出了建立我国流动VLBI系统的一组参数指标;作为一个应用,探讨了用流动VLBI技术建立特级大地网对可能布设的全国GPS网的定向、尺度和定位控制与改善的情况。     

DCW—01型流动VLBI系统及其应用

我们第一套流动VLBI（甚长基线干涉测量）系统-DCW-01型流动VLBI测量仪研制成功。本文较全面地介绍了该流动VLBI系统的组成，各部分的作用以及它的技术性能、应用现状和应用前景。     

昆明站流动VLBI观测数据处理初步结果

对我国自行研制的流动VLBI首次长距离观测数据进行处理,得到了初步结果,并对流动VLBI今后的观测提出了一些建议.     

流动VLBI天线系统噪声温度及天线效率测量

我国自行研制的第一套流动VLBI系统——DCW—01型流动VLBI测量仪，目前已在国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”中投入使用。在流动VLBI的观测试验中，天线系统噪声温度和天线效率是观测前系统调试和检测的两项重要内容。天线系统噪声温度是衡量流动VLBI观测系统内部噪声程度的特性指标；天线效率反映了天线系统对到达天线能量的刊用率，在很多计算公式中是一个很重要的参数。因此，精确地测量它们的值是进行相关处理和计算的前提。文中结合我国流动VLBI观测站的研制与建设，介绍了流动VLBI测量仪的天线及接收机系统，并详细阐述了其天线系统噪声温度和天线效率的测量。     

我国发射射电卫星的作用及关键技术研究

论述了我国发射射电卫星对于天文学和射电天文方法的发展、我国月球及深空探测计划、大地测量和天文地球动力学的研究和发展等方面的意义;根据VLBI卫星的技术和应用特点,分析了射电望远镜及相关设施的技术要求和指标,比较全面地分析和总结了VLBI卫星及相关设施的关键技术和方法。     

VLBI在GEO卫星精密定轨中的应用

影响GEO轨道确定精度的原因主要有两方面:一是高轨卫星的几何跟踪条件受到局部测轨网的限制;二是卫星相对于地面的动力学约束信息较弱。利用一个针对GEO卫星的简化动力法定轨的协方差分析模型,研究了联合测距跟踪网和甚长基线干涉测量(VLBI)对定轨精度的改善情况。指出测距系统的校正误差是常规测距跟踪网定轨精度的主要误差源;当附加一条东西向VLBI基线时,仅利用不定期的少量VLBI高精度数据就能够显著改善测距偏差对轨道的影响,从而保证了卫星的整体位置解算精度。     

利用卫星跟踪卫星视线加速度确定月球重力场的模拟研究

月球重力场的研究是实施探月工程的前提和基础,但由于目前探月技术不足以及月球特殊的物理环境,现有远月面重力场的精度难以保证探测器远月面登陆。而已在地球重力场研究方面得以成功实施的卫星跟踪卫星技术为解决这一难题提供了可能。本文通过模拟数据研究了卫星跟踪卫星视线加速度确定月球重力场方法的可行性和可靠性,计算了GRAIL卫星轨道参数下的月球全球重力异常,结果表明,卫星跟踪卫星视线加速度能较好地展现月球全球重力场的精细结构。     

VLBI在GEO卫星精密定轨中的应用

影响GEO轨道确定精度的原因主要有两方面:一是高轨卫星的几何跟踪条件受到局部测轨网的限制;二是卫星相对于地面的动力学约束信息较弱.利用一个针对GEO卫星的简化动力法定轨的协方差分析模型,研究了联合测距跟踪网和甚长基线干涉测量(VLBI)对定轨精度的改善情况.指出测距系统的校正误差是常规测距跟踪网定轨精度的主要误差源;当附加一条东西向VLBI基线时,仅利用不定期的少量VLBI高精度数据就能够显著改善测距偏差对轨道的影响,从而保证了卫星的整体位置解算精度.