月面着陆器与巡视器同波束差分时延相对定位算法

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1、V01．24No．2航天器工程第24卷第2期14SPACECRAFTENGINEERING2015年4月月面着陆器与巡视器同波束差分时延相对定位算法樊敏1’2黄勇1李海涛2王宏2郝万宏2陈少伍2(1中国科学院上海天文台，上海200030)(2北京跟踪与通信技术研究所，北京100094)摘要针对月球着陆巡视探测活动中的月面着陆器与巡视器的相对定位问题，建立了月面双目标相对运动方程和状态方程，给出了同波束差分时延测量量关于双目标相对位置的测量方程，进而实现了基于统计估计方法解算双目标相对位置的算法。结合嫦娥三号探测器跟踪测量条

2、件，利用该算法开展仿真分析。结果表明：在测量弧段达到5min以上、同波束干涉测量(SBI)时延仅有1ns随机误差的情况下，相对定位精度可达20m；测量数据存在3ns系统误差时，相对定位精度为200m，此时如果增加甚长基线干涉测量(VI。BI)时延数据，可将相对定位精度提高到150m。利用嫦娥三号实测数据处理结果验证了此算法的正确性和仿真分析的有效性，可为合理制定月面双目标相对定位策略提供参考。关键词月面探测；统计估计方法；相对运动方程；同波束干涉测量模型；甚长基线干涉测量中图分类号：V556文献标志码：ADOI：10．39

3、69／j．issn．1673—8748．2015．02．003AlgorithmofRelativePositioningforLanderandRoveronLunarSurfaceUsingDifferentialTime—delayofSBIFANMinl·2HUANGYon91LIHaita02WANGHon92HAOWanhon92CHENShaowu2(1ShanghaiAstronomicalObservatory，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200030，China)(

4、2BeijingInstituteofTrackingandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Forrelativepositioningofthelanderandtheroverinlunarsoftlandingandsurfacereconnaissanceexploration，analgorithmispresentedthatcanbeusedinrelativepositioningfortwoobjectsbasedonth

5、estatisticalestimationmethodbyestablishingtherelativekinematicequa—tion，stateequationandthemeasurementmodelofSBI(samebeaminterferometry)．Asimula—tionofthisalgorithmiscarriedoutbasedonemulationalmeasurementdataofChang’e一3TT&Csystem．Theresultshowsthattherelativeposi

6、tioningerrorcanbe20mwhenstochasticnoiseofSBIdelaydataislnsandtrackingarcislongerthan5min．Moreover，ifthereisabiasof3nsinSBIdelaydata，therelativepositioningerrorincreasesto200m，whichcanbedeclinedto150mbyaddingVLBIdelaydata．Thevalidityofthealgorithmandtheeffectivenes

7、softhesimulationareprovedbytheanalysisofChang’e一3measurementdata．Thealgorithmcansupporteffectivelydeterminingastrategyofrelativepositioningoftwoobjectsonlunarsurface．Keywords：explorationon1unarsurface；statisticalestimationmethod：equationofrelativemove—ment；modelof

8、samebeaminterferometry；verylongbaselineinterferometry收稿日期：2014—04—23；修回日期：2014—08—13基金项目：国家自然科学基金(11473056，11403076)作者简介：樊敏，女，工程师，研究方向为航天测控、轨道动力学。Email：