月球及深空航天器甚长基线干涉测角精度协方差分析

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1、第29卷第2期2010年4月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29No．2Apr．2010月球及深空航天器甚长基线干涉测角精度协方差分析’郝万宏，董光亮，李海涛(北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：基于测量基线柱坐标推导了深空航天器赤经、赤纬的信息阵和协方差矩阵，定量计算了干涉延迟测量精度、航天器赤纬及基线几何构型对月球航天器赤经赤纬测量精度的数值关系。根据计算结果，分析了三种因素对确定航天器角误差的影响。提出了基线组合赤经、赤纬精度因子的概念，重点分析了基线几何构型对确定航天器角位置的影响。在航天器视向距离无误差的务

2、件下，推导了航天器三维定位误差与测角误差的协方差矩阵，定量计算了不同干涉延迟精度下月球航天器的三维定位误差。计算及分析结果对于我国未来月球及深空任务的测控分析支持具有重要参考价值。关键词：甚长基线干涉；测角精度；跟踪中图分类号：TN96文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)02—0085—06AnalysisofAngularDeterminationCoVariancefOrLunarandDeepSpaceSpacecraftbyVLBIHAOWan—hong，DONGGuang．1iang，LiHai—tao(Be妇ingInstituteofTrackingand

3、Teleco蚴unicationsTechnology，Beijing100094)Abstract：TheinfonIlationarrayandcovariance啪trixforrightascensionanddeclinationoflunaranddeepspacespacecraftarederivedbasedonthecylindricalcoordinatesofmearsuringbaselines．Thenumericalrelationsbetweentheprecisionofrightascensionanddeclinationandtheprecisio

4、nofimerferometricdelay，thegeometricalconfigura—tionofthebaselines，aswenastheangularpositionofthespacecraftarecalculated．Theinnuenceofthethreefac+torsontheanguIarprecisionisanalyzed．Theinfluenceofthegeometricalconfigurationofthebaselinesontheangu—larprecisionisdiscussedindetailbasedontheconceptoft

5、hedilutionofprecision(DOP)．Thethreedimensionposi—tiondeteminationcovariancematrixofspacecraftbasedontheangularerrorsisderived，andthepositionerrorsof1unarspacecraftarecalculatedfordifferentprecisionofinterferometricdelay．Keywordb：VLBI；AngularDeterminationAccuracy；TrackingO引言传统的视向测距和多普勒测速给出航天器在测站视向

6、上的参数，对垂直于视向的横向参数不敏感。在应用于深空航天器的导航中，二者碰到了2个困难，即航天器赤纬接近零度时对赤纬测量的不敏感性，以及在作用力建模不准确条件下对航天器的精确定位和定轨[1]。Melbourne曾经计算证明，对于深空航天器，在某些特定的几何构型下，只利用视向测距和多普勒测速，由于受到缺乏横向角度信息的约束，会错误地将航天器站心视向距离上5m的扰动估计为横向(或天平面)位置上1000km的位移嘲。甚长基线干涉测量(VeryLongBaselineInter—ferometry，VLBI)是一种精密的天体测量技术，能够实现对天体的高精度测角。自其上个世纪后期诞生以来，美国喷气

7、推进实验室(JetPropulsionLabo—ratory，JPL)提出了基于VLBI的无线电干涉测量*收稿日期：2009—11—11；修回日期：2010一01—15第一作者简介：郝万宏(1984一)，男，硕士研究生，研究方向为月球及深空探测嚣跟踪与导航；E-IIlail：wanhong．hao@gmail．com86飞行器测控学报第29卷导航方式，即△DOD(Delta-DifferentialOneDoppler)和△DOR(