航天器自旋对测轨数据影响的修正方法

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1、V01．23No．3航天器工程第23卷第3期18SPACECRAFTENGINEERING2014年6月航天器自旋对测轨数据影响的修正方法曹建峰1’2李勰1’2张宇1’2胡松杰1’2唐歌实1’(1航天飞行动力学技术重点实验室，北京100094)(2北京航天飞行控制中心，北京100094)摘要从测量原理上分析了航天器自旋对地基无线电测轨数据的影响，提出了测距和多普勒测速自旋影响修正方法，该方法也可用于估算航天器天线安装位置与自旋轴的距离。利用修正方法对嫦娥二号地月转移飞行段的地基测距与多普勒测速数据进行处理，

2、解算的嫦娥二号天线安装位置精度在厘米量级。使用修正后的测距和多普勒测速数据，并融合时延与时延率测量数据，进行定轨计算，结果表明，使用修正后的测轨数据对事后定轨计算有近50m的精度提高。关键词航天器；自旋影响修正；定轨计算；精度评估中图分类号：V556．3文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．03．004SpinEffectCorrectionMethodforSpacecraftOrbitMeasurementDataCAOJianfen91·2LIXiel·2Z

3、HANGYul'2HUSongjiel’2TANGGeshil’2(1ScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamicsLaboratory，Beijing100094，China)(2BeijingAerospaceControlCenter，Beijing100094，China)Abstract：Atheoreticalanalysisisconductedtoevaluatetheeffectofthespinofaspacecraftonrangingand

4、Dopplervelocitymeasurementdatafromtheperspectiveofthemeasurementprinci—pie．AcorrectionmethodisproposedforrangingandDopplervelocitymeasurement．Thecorrec—tionmethodcanalsoestimatethealignmentoftheon—boardantenna．IntheprocessingofCE一2rangingandDopplervelocity

5、measurementdataduringtheearth—moontransferphase，theerroroftheestimatedalignmentoftheon—boardantennaisapproximatelyseveralcentimeters．Theor—bitdeterminationisperformedbyusingthecorrectedrangingandDopplervelocitymeasurementdata，andtheresultsshowthatthecorrec

6、tionforthedatacanimprovetheorbitalaccuracyby50m．Keywords：spacecraft；spineffectcorrection；orbitdeterminationcalculation；accuracyassessment1引言航天器自旋会对地基无线电测量数据产生影响，主要以两种方式体现出来。第一种影响只与航天器自旋周期相关，与天线的安装位置无关，称为Marini效应¨23；第二种影响是航天器自旋导致其装载的天线绕着自旋轴旋转，引起测站与天线的距离发生变化

7、¨J。早期，受限于无线电测量数据的精度，自旋对航天器测轨数据的影响为测量噪声所掩盖，因此在数据处理中无需修正。20世纪美国发射的“月球勘探者”(LunarProspector)，在环月阶段自旋速度约为12r／rain，其对多普勒测速产生的影响为7mm／s。美国喷气推进实验室(JPL)应用傅里叶变换对测速数据的残差进行了分析，推断其自旋周期为(5．02±收稿日期：2013—08—07；修回日期：2013—10—14基金项目：国家自然科学基金(11173005，11373013，61304233，1120300

8、3，11303001)作者简介：曹建峰，男，博士，工程师，研究方向为航天器精密定轨及其应用。Email．．jfcao@foxmail．tom。第3期曹建峰等：航天器白旋对测轨数据影响的修正方法0．02)S。在轨道计算中，JPL对多普勒测速数据进行了重采样处理，采样周期为10S。这种简单的重采样减少了航天器自旋对多普勒测速数据的影响，残余的自旋影响小于0．1mm／s[4。5]。文献E6]提出利用傅里叶变换方法对多普