应用于深空探测的VLBI技术

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1、Vo1．21NO．2航天器工程第21卷第2期62SPACECRAFTENGINEERING2012年4月应用于深空探测的VLBI技术李金岭张津维刘鹂郭丽钱志瀚(中国科学院上海天文台，上海20O030)摘要分析了河外射电源与空间飞行器甚长基线干涉测量(VLBI)跟踪与资料解析的差异，包括信号波前形式、频谱特征、误差修正方式、解算参数类型和软件实时性需求等。讨论了应用于深空探测的包括宽带、窄带、同波束、多频点、多基线相位参考、连线干涉和局部参考架等多种差分VLBI技术，可作为VLBI技术在我国深空探测应用中技术设计参考。关键词深空探测；深空跟踪；甚长基线干涉测量技术中图分类号：V55

2、6．3文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673-8748．2012．02．011VLBITechniqueAppliedinDeepSpaceExplorationLIJinlingZHANGJinweiLIULiGUOLiQIANZhihan(ShanghaiAstronomicalObservatory，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200030，China)Abstract：ThedifferencesintheVLBItrackinganddataanalysisbetweenextragalacticradioso

3、urcesandspacecraftareanalyzedconcerningshapeofwavefrontofsignals，frequencyspectrumcharacteristics，wayoferrorcorrectioninobservations，typeofunknownparameters，real—timerequirementsofsoftwareandSOon．ThevariousdifferentialVLBItechniquesappliedindeepspaceexplorationarediscussed，includingbroadandna

4、rrowbands，samebeam，multi—frequency，multi—baselinephasereferencing，connectedantennaarrayand1ocalreferenceframe，whichcouldbeasreferenceinthetechnicaldesignanddataanalysisoftheapplicationofVLBItechniquetothedeepspaceexplorationofChina．Keywords：deepspaceexploration；deepspacetracking；VLBItechique靶

5、”轨道测控而言，单纯依靠测距测速类观测，因为引言瞄准距很大而增加了工程的风险。传统距离测量和多普勒测速的固有局限性，促成了甚长基线干涉测传统的飞行器跟踪定位基于雷达测距和多普勒量(VLBI)技术_1]被引入深空跟踪观测之中。测速技术。这两种无线电技术可直接测量飞行器相VLBI技术应用于航天器跟踪可追溯到20世对于观测站在视线方向的距离和速度，但对垂直于纪70年代中后期，如海盗号(Viking)火星探测器和视线方向的飞行器位置和速度不敏感。随着飞行器先驱者号(Pioneer)金星探测器跟踪]。7O年代后距离的增加，测量的信噪比逐渐降低、测量误差逐渐期将双差单程测距(DeltaDif

6、ferential0neway增大，参数的相关性也逐渐增强，导致定轨定位精度Ranging，△DOR)，亦称宽带差分VLBI技术，用于会越来越差。对那些飞向目标大行星的探测器“打旅行者一1、2(Voyager一1、2)探测器巡航阶段的跟踪收稿日期：2012—01—06；修回日期：2012—02—23基金项目：国家自然科学基金(10973030，11178024)；探月工程(嫦娥二号)；上海市科学技术委员会(06DZ22101)。作者简介：李金岭(1964-)，男，博士，研究员，从事射电天体测量与空间大地测量研究。Email：jll@shao．ac．cn。第2期李金岭等：应用于深空

7、探测的VIBI技术测量l3]，相对于河外射电源的角距测量精度达到100nrad，90年代测量精度提高至30nrad，并用于2河外射电源和空间飞行器VLBI跟踪支持多个行星际探测器跟踪，如对麦哲伦(Magel—与资料解析的差异lan)金星轨道器的跟踪，将太阳系行星历表与天球参考架的连接精度提高至5nrad水平。1998年“火由于距离遥远，河外射电源的信号波前可视为星气候轨道器”(MCO)的失败，表明了宽带差分平面波，因而在测量模型上表现为形式简单和精度VLBI技术对于深空探测器跟踪