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| 1 | VLBI相位参考成像方法用于玉兔巡视器精确定位显示文摘实时高精度VLBI技术在嫦娥三号任务中的成功应用,为探测器的成功落月及月面定位提供了重要保障.目前使用VLBI群时延及测距数据获得的玉兔巡视器在月面上相对着陆器的位置精度约100 m.为获得更精确的巡视器位置,在中国VLBI网同波束观测条件下,将天文相位参考成像方法成功用于月面定位.先将探月VLBI软件相关处理机结果转为通用FITS-IDI数据格式,然后用天文成像软件对着陆器和巡视器进行相位参考成像,得到巡视器天线相对于着陆器天线的角位置.在此基础上,提出了新的探测器月面相对定位算法,获得了玉兔相对于着陆器高精度月面位置.由于利用了同一基带转换器数据进行相位参考成像,消除了共同的系统误差,因此获得了极高的定位精度.本文分别完成了玉兔离开着陆器前,两器处于初始零位条件时,以及两器在不同位置相互拍照时的相对位置测量.理论分析、零位测量及与视觉定位结果的比较表明,采用VLBI相位参考法获得的玉兔巡视器的相对位置精度约为1 m.本方法可用于未来月球及行星表面巡视器相对位置精密测量、导航与视觉定位结果的标定. | 童锋贤 郑为民 舒逢春 | 2014 | 科学通报2014，59，34： | 14 |
| 2 | 月球探测软着陆与采样返回段弹道确定显示文摘针对月球探测中软着陆与采样返回段弹道计算问题,提出用数值逼近弹道确定方法。通过B样条对探测器状态进行建模,进而综合全弧段数据进行统计定轨的方法。由于样条法良好的数值逼近性能,使得该方法对探测器弹道异常复杂情况下的状态确定较为有效。对嫦娥三号探测器动力软着陆弧段进行了仿真与实测数据处理。分析了采样返回段的基本动力学与控制特征,为后续的嫦娥五号探测器的软着陆及其采样返回提供初步的可行弹道计算方法。在嫦娥三号探测器动力落月段实测数据处理中,通过评估,该段弹道确定精度优于100 m,其弹道末点与NASA的月球勘测轨道器(LRO)给出的结果差异优于50 m,证实了文章提出的软着陆弹道确定方法的有效性。 | 宋叶志 黄勇 胡小工 王琰 茅永兴 朱凌凤 昌胜骐 | 2016 | 宇航学报2016，37，10： | 11 |
| 3 | 火星探测器跟踪及VLBI测定轨分析显示文摘我国将于2020年首次发射由轨道器和火星车组成的火星探测器.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前提.本文首先分析了火星探测器跟踪技术.然后在简述好奇号火星车VLBI观测频度和测定轨精度的基础上,以2020年7月发射的火星探测器为例,给出了深空机动、近火制动、平面机动、降轨前等关键测控弧段的太阳等离子体时延、各测站观测仰角等参数.分析了我国VLBI网对火星探测器的测定轨能力以及关键弧段的测定轨精度.用5 d的测距测速数据、测速测距+VLBI数据分别进行定轨并预报2 d至近火制动点,三维定轨误差(1σ,下同)由只用测速测距时的45.7 km降至18.8 km,近火点高度预报误差由28.2 km降至7.6 km,体现了VLBI在近火制动等关键测控弧段对定轨和轨道预报精度提高的贡献.在测距、测速和VLBI时延测量误差降低后,近火制动段定轨和预报误差会进一步降低. | 刘庆会 昌胜骐 黄勇 郑鑫 | 2017 | 中国科学:物理学、力学、天文学2017，47，9： | 11 |
| 4 | 深空探测器同波束相位参考成图相对定位方法显示文摘针对我国后续深空探测任务中高精度相对定位需求,提出了采用天文同波束相位参考成图技术进行深空探测器相对定位的方法。首先建立适用于深空探测器信号特点的同波束相位参考成图相对定位模型,然后分析信号带宽和UV覆盖两个因素对测量精度的影响。最后利用我国VLBI观测网(CVN)在2013年15、20和21日接收的嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视器下行同波束数据,处理得到了巡视器在5个环拍点相对着陆器的位置,验证了本文方法的可行性及其对探测器下行信号的强适应性。与视觉定位结果的对比表明,巡视器相对着陆器定位精度达到米级。 | 周欢 童锋贤 李海涛 郑为民 董光亮 李培佳 舒逢春 | 2015 | 测绘学报2015，44，6： | 10 |
| 5 | Relative position determination between Chang'E-3lander and rover using in-beam phase referencing显示文摘Chang'E-3 is China's first lunar surface exploration mission, as a part of the second phase of China's Lunar Exploration Program(CLEP). It landed successfully in the northwest of Mare Imbrium on December 14,2013, incorporating two probes, a lander and a rover named Yutu. The execution of the cooperative science tasks required an accurate determination of the relative position between the lander and the rover. In-beam phase referencing experiments have been conducted with the Chinese VLBI Network(CVN) to accurately image the rover in reference to the stationary lander in order to obtain their offsets in Right Ascension and Declination,which were then transformed into the lunar local coordinate system to acquire their relative position on the lunar surface. The observations and the data processing procedures are described in this paper. Images of the rover in six epochs between December 15 and 21, 2013 were made, resulting in accurate positions of the rover that are consistent with the visual localization approach. Through measurement of the locations of the rover's omnidirectional antenna with respect to the lander's directional antenna before their separation, and the recognition of the rover's turning actions during its exploratory moves, we demonstrate that the accuracy of relative position determined in this way could reach the meter level and the resolution is better than 1 m. | ZHOU Huan LI Hai Tao DONG GuangLiang | 2015 | Science China(Information Sciences)2015，58，9： | 9 |
| 6 | 嫦娥三号探测器DOR信号本地相关处理与定轨验证显示文摘嫦娥三号(CE-3)探测器在我国首次正式使用了X波段差分单向测距(DOR)信号,未来深空探测器将沿用这一信标体制.本文针对DOR信号特点研究了不同于常规VLBI信号处理的本地相关处理方法,并用于CE-3环月段DOR信号的干涉处理.经过带宽综合、射电源校正,获得了高精度较差差分单向测距(Delta-DOR)时延,并成功将测量结果用于探测器定轨.本地相关获得的DOR信号的相位噪声明显小于现有相关处理机,定轨获得的星历与工程中的精密星历差异约为20m,等效时延残差约0.4ns.相比于常规的VLBI信号相关处理机,本地相关更适合于弱信号的处理,可以用于我国未来月球与深空探测项目. | 马茂莉 郑为民 黄逸丹 昌胜骐 王广利 童锋贤 | 2017 | 中国科学:物理学、力学、天文学2017，47，2： | 8 |
| 7 | 深空导航相位参考干涉测量技术研究显示文摘针对深空导航不断提高的测角精度需求和传统无线电干涉测量技术所面临的局限,介绍了相位参考干涉技术用于深空导航的优势,重点分析了该技术的基本原理和两个关键观测参数的影响,综述了该技术在国外的研究进展情况,最后介绍了我国开展该技术研究的软硬件基础和利用嫦娥三号任务数据开展的相位参考干涉测量试验情况,试验结果表明了基于我国深空测控资源开展该技术研究的可行性和高精度,有助于推动该技术转向实际工程应用,提高我国深空导航无线电干涉测量水平。 | 李海涛 周欢 张晓林 | 2018 | 宇航学报2018，29，2： | 8 |
| 8 | 月球软着陆动力下降制导控制技术综述与展望显示文摘未来的月球着陆任务将着力于开发月球资源、建立月球基地,这些都离不开月球软着陆技术的支持;而要实现探测器在预选点安全精确地着陆,就离不开动力下降制导控制技术的支持。本文系统地总结了两种成功的月球软着陆及其制导方式,对已有的制导控制方案及其研究进展进行了详细的阐述和对比分析。以未来的月球采样返回和月球基地任务为潜在工程目标,对下一代的月球软着陆动力下降的制导控制及其所涉及的关键科学技术问题进行了比较全面的分析和展望。 | 李爽 陶婷 江秀强 张树瑜 周杰 | 2015 | 深空探测学报2015，2，2： | 6 |
| 9 | 火星探测VLBI测定轨技术显示文摘我国将于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。 | 刘庆会 | 2018 | 深空探测学报2018，5，5： | 6 |
| 10 | CE-5T1探月飞行器地月转移段和环月段的实时定轨显示文摘随着我国探月工程和深空探测工程的实施,传统的地基测轨手段联合最小二乘定轨预报的模式已难以满足定轨任务的实时性需求,为此需要发展飞行器的自主测轨手段和定轨方法.本文采用扩展卡尔曼滤波算法对探月飞行器进行实时定轨研究.对CE-5T1月地转移段约2.5?h弧长的星基GNSS伪距数据进行滤波处理,计算结果表明,以预报轨道为先验参考轨道,约1?h后滤波即可稳定收敛,且收敛后轨道精度与批处理统计定轨精度相当,位置偏差(Root Mean Square,RMS)约在30?m,速度偏差好于1?cm/s.对CE-5T1环月段地基测量数据进行滤波计算,计算结果表明,对于轨道周期为2h的月球探测器,位置偏差好于50m(RMS).由于之前的定轨信息通过协方差矩阵传递保留,月球遮挡探测器以及月球升落引起的地面测轨数据长弧段间断不会影响后续可视弧段的滤波精度,且只需一两个观测数据即可快速收敛至滤波稳定. | 李培佳 樊敏 黄勇 胡小工 昌胜骐 单荃 | 2017 | 中国科学:物理学、力学、天文学2017，47，12： | 5 |
| 11 | 基于北斗卫星校准的连接端站干涉测量与定轨显示文摘为提高连接端站干涉(connected-element interferometry,CEI)测量对地球静止卫星轨道(geostationary satellite orbit,GEO)空间角位置的测量精度,通常采用射电源标校消除大部分公共误差,但需要在测站配置大口径高增益天线以接收射电源的微弱信号。针对该问题,以北斗导航卫星为标校源,仅利用测站现有天线即可实现高精度CEI测量。利用喀什测控站相距20 km的两套天线设备对天链GEO卫星开展CEI测量。经北斗卫星校准后,时延测量精度可达0.03 ns。定轨结果表明,7 h的时延和单站测距数据联合定轨位置精度可达37 m,预报12 h位置偏差约为78 m。与3000 km范围分布的多站测距系统24 h弧段定轨精度相当,验证了该技术用于GEO卫星高精度测定轨和机动后轨道恢复的可行性。 | 樊敏 黄勇 黄磊 陈少伍 李赞 | 2021 | 系统工程与电子技术2021，43，5： | 4 |
| 12 | 利用搜索法对嫦娥三号着陆器和巡视器定位显示文摘针对嫦娥三号巡视器相对定位时同波束甚长基线干涉测量(VLBI)差分相位时延存在纳秒量级模糊度的问题,提出利用搜索法对巡视器和着陆器的相对位置进行确定,并将该方法应用于着陆器的绝对位置的确定。首先介绍对嫦娥三号着陆器和巡视器测量的模式以及定位的原理,然后进行相应定位计算。利用该方法对着陆器定位结果与统计定位法结果比较,位置差100 m左右,与月球勘测轨道飞行器(LRO)航拍定位结果差异在75 m;该方法对巡视器在各停泊点的相对定位结果,与统计定位结果比较,位置差小于1 m。 | 昌胜骐 黄勇 刘庆会 李培佳 胡小工 | 2015 | 宇航学报2015，36，6： | 4 |
| 13 | 嫦娥五号定轨定位策略设计与精度评估显示文摘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. | 段建锋 张宇 孔静 欧阳琦 陈明 李翠兰 韩意 段成林 宋辰 慎千慧 | 2021 | 中国科学:物理学、力学、天文学2021，51，11： | 3 |
| 14 | 多基线组合求解深空航天器载波相位模糊方法显示文摘针对深空航天器高精度定位需求,提出多基线组合求解载波相位模糊方法,获得比群时延更精确的相时延,极大地提高无线电干涉测量精度。首先建立多基线组合求解载波相位模糊的数学模型,推导该方法对长短基线组合的约束条件。然后利用美国甚长基线阵(VLBA)对本文方法进行仿真校验,结果表明航天器定位精度可以达到纳弧度量级。最后结合我国已有干涉测量网,分析在我国未来深空探测任务中采用多基线组合测量载波相时延的可行性,给出满足方法约束的站址选择建议,可为我国深空导航无线电干涉测量技术的发展和深空测控网的完善提供参考。 | 周欢 李海涛 陈少伍 徐得珍 董光亮 | 2015 | 宇航学报2015，36，8： | 3 |
| 15 | 基于中国VLBI网嫦娥三号差分相时延研究显示文摘嫦娥三号成功软着陆后,中国VLBI网(Chinese VLBI Network,CVN)利用同波束VLBI技术(Same-Beam VLBI,SBI)观测巡视器玉兔和着陆器。分析了嫦娥三号同波束VLBI技术技术,发现电离层差分时延导致差分相时延趋势变化;分析了同波束VLBI技术差分相时延(Differential Phase Delay,DPD)多项式拟合后残差,发现巡视器发射数传信号和遥测信号条件下差分相时延残差的随机误差分别为0.085 ps和0.192 ps,导致遥测信号差分相时延随机误差大的原因是巡视器全向天线基准信号稳定度太低;给出了差分相时延闭合时延结果,与定位解算结果保持一致,说明整周模糊度解算成功;然后分析相对定位后的差分相时延残差,分析发现巡视器发射数传信号时,残差约为0.05 mm,发射遥测信号时,残差为0.2~0.7 mm。最后确定嫦娥三号差分相时延误差因素主要为整周模糊度、电离层差分时延和巡视器天线基准信号频率稳定度太低导致的。 | 郑鑫 刘庆会 吴亚军 贺庆宝 李培佳 黄勇 周伟莉 | 2016 | 天文研究与技术2016，13，4： | 2 |
| 16 | 深空探测器VLBI成图技术研究显示文摘VLBI天线阵通过交替观测深空探测器与邻近河外射电参考源,所获数据经过相关处理后可进行相位参考成图,获得深空探测器图像.图像中心的位置对应着探测器与位置精确已知的参考源的相对位置,可用于探测器的高精度定位.但VLBI是一种稀疏干涉阵列阵,其成图原理不同于光学成像.本文研究了深空探测器VLBI成图技术,包括目标脏图重建和去卷积图像恢复算法,编写了专门的成图软件ProbeMap.利用该软件,中国VLBI网数据中心完成了对嫦娥三号和火星快车的实测数据成图处理.比对结果验证了本文成图方法的正确性.未来该技术可用于我国月球与深空探测器的高精度成图定位. | 朱珂 郑为民 童锋贤 刘磊 | 2016 | 中国科学:物理学、力学、天文学2016，46，8： | 2 |
| 17 | 月面起飞基准高精度标定技术应用与嫦娥五号任务验证显示文摘嫦娥五号探测器于北京时间2020年12月1日成功着陆于月球表面预定区域,随后依次顺利完成了我国首次月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接以及月球采样返回.其中,对着陆上升组合体精确定位是后续能否顺利月面起飞,乃至能否顺利完成月球轨道交会对接的根本所在.本文针对嫦娥五号任务着陆上升组合体月面起飞基准高精度标定的需求,提出了利用'三向测量系统+VLBI干涉测量系统'的高精度月面基准测量方法,给出了月面基准高精度确定算法,利用嫦娥五号任务20 min实测数据快速确定了着陆上升组合体在月固系下的坐标为:43.0595°N,-51.9214°E,高程-2446 m,并利用LRO图像数据对定位结果进行了比较评估.结果表明,仅利用着陆后20 min的外测数据获得的定位结果和LRO图像数据差异为180 m,当只解算经度和纬度,高程由月面数字高程模型获取时,其定位结果和LRO图像数据差异为97 m,可有效作为月面起飞基准.利用月面48 h实测数据得到的坐标为:43.0594°N,-51.9167°E,高程-2550 m,和LRO图像数据差异为60 m. | 黄磊 樊敏 李培佳 王宏 李海涛 | 2021 | 中国科学:物理学、力学、天文学2021，51，11： | 2 |
| 18 | New high-accuracy spacecraft VLBI tracking using high data-rate signal:A demonstration with Chang'E-3显示文摘As the scientific data volume in deep-space exploration rapidly grows,spacecraft heavily relies on high data-rate signals that span several megahertz to transmit data back to Earth.Employing high data-rate signals for high-accuracy radiometric interferometry can simultaneously deal with data transmission and spacecraft navigation.We demonstrate very long baseline interferometry(VLBI)tracking of the Chang’E-3 lander and rover to determine their relative lunar-surface position using downlink high data-rate signals.A new method based on the VLBI phase-referencing technique is proposed to obtain the differential phase delay,which is much more accurate than the differential group delay acquired by conventional VLBI approaches.The systemic errors among different signal channels have been well calibrated using the new method.The data from the Chang’E-3mission were then processed,and meter-level accuracy positions of the rover with respect to the lander have been obtained.This demonstration shows the feasibility of high-accuracy radiometric interferometry using high data-rate signals.The method proposed in this paper can also be applied to future deep-space navigation. | ZHOU Huan XU DeZhen CHEN ShaoWu LI HaiTao DONG GuangLiang | 2016 | Science China(Technological Sciences)2016，59，4： | 2 |
| 19 | 利用不同月球重力场模型分析嫦娥三号定轨精度显示文摘利用最新的月球重力场模型GL0660b对嫦娥三号探测器定轨的影响进行分析,并与LP150Q和SGM150模型进行了比较。首先计算了三个重力场模型的功率谱,分析了系数阶方差和误差阶方差的性质,GL0660b大大提升了月球重力场模型的阶数和解算精度;然后讨论了各模型在月球外部空间不同高度处截断到不同阶次的重力异常分布。利用这三个重力场模型对嫦娥三号环月期间的轨道进行解算,计算结果表明,利用GL0660b模型截断至150阶次,100km×100km轨道重叠弧段精度约为22m,和LP150Q,SGM150全阶次模型精度相当;对于100km×15km轨道,GL0660b模型截断至360阶次,重叠弧段精度约为21m,优于LP150Q和SGM150计算结果。 | 昌胜骐 黄勇 李培佳 胡小工 | 2016 | 武汉大学学报(信息科学版)2016，41，11： | 1 |
| 20 | 天琴卫星测定轨技术显示文摘空间引力波探测在卫星发射入轨、科学实验运行等阶段都对卫星测定轨有较高的任务需求。天琴计划采用地球高轨道卫星,可利用的跟踪测量手段更加丰富,轨道跟踪测量和确定精度受到测控距离、测量系统误差、编队尺度、轨道控制以及测站跟踪几何等因素的影响。本文围绕天琴卫星测定轨技术,介绍了天琴卫星测定轨任务需求,分析了可用于天琴卫星轨道跟踪测量的多种手段的水平和技术特点,并对天琴卫星高精度轨道确定技术的发展趋势进行了展望。 | 谷德峰 安子聪 赵玥 杨诚鋆 李康康 朱炬波 刘源 宋佳凝 | 2021 | 中山大学学报(自然科学版)2021，60，1： | 1 |
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