嫦娥三号多普勒测速数据时标偏差补偿

发布时间：2024-06-23 10:52

　　数据分析表明我国嫦娥三号月球探测器多普勒测速数据存在周期性系统差.根据多普勒测速模型和轨道信息,辅助多普勒测速信息含量分析,推导出周期性系统差产生的原因是测量数据的时标存在偏差,进而提出了自校准和差分统计校准两种补偿时标偏差的方法.计算结果表明,两种方法计算的嫦娥三号多普勒测速数据时标偏差一致.补偿时标偏差后,多普勒测速数据残差均方根(RMS)从1.5 cm/s降低到0.3 mm/s,无明显周期性系统差.以测距和甚长基线干涉(VLBI)测量数据联合定轨的结果为基准,利用时标偏差补偿后的多普勒测速数据联合VLBI测量数据进行定轨,其精度与基准轨道精度一致,位置偏差仅为2.5 m;利用时标偏差补偿后的多普勒测速数据联合测距数据进行定轨,与基准轨道的位置偏差为25 m;单独利用时标偏差补偿后的多普勒测速数据进行定轨,与基准轨道的位置偏差为200 m.

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【部分图文】：

图1采用测距、多普勒测速和VLBI测量数据定轨后,测距和多普勒测速数据残差

(7)解算的状态参数主要包括定轨历元时刻CE-3探测器的位置和速度.考虑到不同测站不同跟踪弧段测距数据存在不同的系统差和不同时段太阳辐射压系数的变化,解算参数还包括分站分弧段的测距系统差和分段的太阳辐射压系数.此外,还采用分段解算RTN(径向、横向和法向)方向的经验加速度的模式....

图3采用测距数据和时标偏差校准后的多普勒测速数据进行定轨后,测距和多普勒测速数据残差

考虑到CE-3探测器实测多普勒测速数据的res量级为2cm/s,而res的量级为1mm/s,¨ρo的量级达到1m/s2,那么,根据式(8),忽略res项,计算每个测量时刻的?tn近似值:图4环月段深空站多普勒测速数据差分结果和计算的时标偏差值

图5佳木斯和喀什深空站多普勒测速数据差分统计校准时标偏差QQ图

将CE-3探测器的实测多普勒测速数据进行时标修正后,联合VLBI数据定轨,其结果和基准轨道的位置偏差为2.5m,速度偏差为0.1cm/s;联合测距数据定轨,其结果和基准轨道的位置偏差约为25m,速度偏差约为2.3cm/s.这两种情况下,多普勒测速数据定轨后残差RMS约为0....

图6时标偏差修正后的多普勒测速数据单独定轨残差

多普勒测速是传统的高精度地基测量方式,不仅可以为月球和深空探测器提供地基测量与导航支持,也可以开展无线电科学研究.本文针对我国深空站实测的CE-3月球探测器多普勒测速数据中存在的问题,开展详细分析,首先,从多普勒测速的测量模型和残差定义出发,利用多普勒测速数据进行定轨并找出残差中....

本文编号：3995357