基于火星轨道器的着陆器定位误差及可观性分析

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1、航天返回与遥感第38卷第4期18SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2017年8月基于火星轨道器的着陆器定位误差及可观性分析1,21,2徐晴彭玉明（1上海卫星工程研究所，上海201109）（2上海市深空探测技术重点实验室，上海201109）摘要针对深空探测过程中地面测控数传能力及着陆器星上功率受限等问题，文章提出了以轨道器为中继站的火星着陆器测量定位方法，旨在工程约束条件下分析地面测控站对着陆器的跟踪情况、轨道器与着陆器之间的可观性以及不同着陆点定位精度的差异，并给出相应的误差改善措施。该手段充分利用轨道器星上设备，达到提高定位精度的目的。结果表明，轨道器与

2、着陆器之间通信的可见性要好于着陆器直接对地通信，有利于着陆器位置的确定；此外，通过几何因子和克劳美罗下限分析发现，若着陆器的着陆点位于轨道器星下点区域内，其定位精度较差。该方法充分利用轨道器与着陆器间的UHF通信链路，可为中国首次火星自主探测任务中着陆器的安全着陆提供参考。关键词火星探测多普勒测速最小二乘法克劳美罗下限中图分类号:V448文献标志码:A文章编号:1009-8518(2017)04-0018-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2017.04.003ErrorandObservabilityAnalysisforMarsLanderPositio

3、ningBasedonOrbiterMeasurement1,21,2XUQingPENGYuming（1ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering,Shanghai201109,China）（2ShanghaiKeyLaboratoryofDeepSpaceExplorationTechnology,Shanghai201109,China）AbstractAimingatthechallengesofdeepspacelimitedtelemetrycapabilityoftelemetry,trackingandcommand(TT&C)sta

4、tionsandrestrictedpoweroflander,anoveltwo-waydopplerrangeratemeasurementbasedonrelayorbiterispresentedinthispaper.ThisresearchaimstoanalyzetrackingconditionoflanderfromgroundTT&Cstationsandconsiderobservabilitybetweentwoprobes.Positionprecisionsofdifferentlandingsitesarerevealed.Thispaperfinally

5、providesseveralsolutionstoimprovelander’sprecision.Thismethodtakesadvantageoforbiter’scommunicationdevicestoincreasepositionprecisionefficiently.Theresultsindi-catethatobservabilityoforbiter-landercommunicationisbetterthanlander’sdirectcommunicationtoearth,whichisbeneficialforlander’spositiondet

6、ermination.ByanalysisofgeometricdilutionofprecisionandCra-mer-Raolowerbound,whenlandingsiteiswithintheareaoforbitergroundtrack,positionprecisionwillgetworse.Thismethodtakesgooduseofultra-highfrequency(UHF)linkbetweenorbiterandlanderandtheseconclusionscouldprovidevaluablereferencesforlander’ssafe

7、landingofChina’sfirstindependentMarsex-plorationprogram.KeywordsMarsexploration;dopplerrangeratemeasurement;leastsquaremethod;Cramer-Raolowerbound收稿日期：2017-04-16基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2014CB744200）第4期徐晴等:基于火星轨道器的着陆器定位误差及