月球探测器定轨误差分量协方差分析

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1、第21卷第5期航天器工程Vo1．21No．52012年1O月SPACECRAFTENGINEERING37月球探测器定轨误差分量协方差分析樊敏董光亮郝万宏王宏(北京跟踪与通信技术研究所，北京100094)摘要基于测量量的数学模型，推导环月探测器状态矢量的信息阵，建立定轨误差RTN分量的误差方程和协方差矩阵，给出了测距、测速、时延和时延率的测量误差对定轨误差RTN分量影响的数值关系。根据中国探月．Y-程实际轨道测量数据精度和测站／基线分布情况，计算分析了2种环月轨道位置速度误差RTN分量的影响因素和误差水平。利用嫦娥一1、2月球探测器实际定轨结

2、果，验证了分析方法的有效性。该方法对中国探月工程二期任务动力下降初始定轨误差RTN分量计算具有参考意义。关键词月球探测器；误差RTN分量；信息阵；协方差分析中图分类号：V556．3文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．05．005CovarianceAnalysisofOrbit—determinationErrorComponentsforLunarProbeFANMinDONGGuangliangHAOWanhongWANGHong(BeijingInstituteofTrackingandTe

3、lecommunicationsTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Basedonmeasurementmodelsofthetrackingdataincludingranging，rangerate，inter—ferometricdelayanddelayrate，theinformationarrayoflunarprobe’Sstatevectorispresented．ErrorequationsandcovariancematrixesforRTNcomponentsoforbit-d

4、eterminationerrorarede—rived．ThenumericalrelationbetweenRTNcomponentsoferrorandthemeasurementaccuracyarecalculatedforlunarorbit．Actordingtomeasurementerrorandstation／baselinedistributionintheChinalunarexplorationprogram，theinfluenceandleveloferrorfactorsareanalyzedandcalcu—

5、latedforRTNcomponentsoferrorsinthepositionandvelocityforvariouslunarorbits．Theor—bit—determinationresultsusingmeasurementdataofChang’e一1andChang’e一2probesvalidatethisanalysismethod，whichwillbeasanimportantreferenceforRTNcomponentsoferrorsinthelunardecentinitialorbitinthesec

6、ondphaseofChinalunarexplorationprogram．Keywords：lunarprobe；RTNcomponentoferror；informationarray；covarianceanalysis报精度进行全面分析，以确定中途修正、近月制动和1引言动力下降等关键点的轨道精度，这是测控系统总体设计需要约定的重要指标之一。常用的环月轨道精在月球探测任务分析与设计阶段，通常需要对度表示方式是定轨预报误差及其RTN方向的分地月转移、月球捕获、环月飞行等各轨道段的定轨预量，其中R方向指从月心指向探测器的方向，N方收稿日期

7、：2012—06—04；修回日期：2012—07—05基金项目：探月工程专项研究作者简介：樊敏(1980一)，女，工程师，研究方向为航天测控、轨道动力学。Email：fanmin@bittt．cn。38航天器工程向指轨道面法向，T方向指在轨道面内与R、N方向构成右手系的方向。考虑到定轨预报过程的复杂性，定轨误差分量受到测量条件、轨道特性、地月位置关系等因素的影响，而且这些因素的作用是非线性的，因此，给出环月轨道定轨误差RTN分量的合理指标是一个难题。针对上述问题，本文对测距、测速和干涉测量手段获取的测量量建立测量模型，确定探测器状态矢量的信息

8、阵和误差协方差矩阵，进而推导出定轨误图1J2000地心天球坐标系中的探测器差RTN分量的误差方程和协方差矩阵，给出测量状态矢量和测站位置矢量误差对定轨误差RTN分量