利用中国VLBI网实现对“火星快车”的测定轨 被引量：16

1

作者 曹建峰 黄勇 +2 位作者 胡小工 马茂莉 郑为民 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第27期2659-2666,共8页

为满足我国深空探测发展的需要,上海天文台组织中国VLBI网对欧空局在轨火星探测器"火星快车"进行了测定轨实验.利用自主研发的具有频谱高分辨率的VLBI软件相关处理机及高精度多普勒测量系统,在国内第一次获取到了距离最远至3.... 为满足我国深空探测发展的需要,上海天文台组织中国VLBI网对欧空局在轨火星探测器"火星快车"进行了测定轨实验.利用自主研发的具有频谱高分辨率的VLBI软件相关处理机及高精度多普勒测量系统,在国内第一次获取到了距离最远至3.6亿千米的火星探测器VLBI和多普勒测轨数据,并利用自主研发的定轨软件系统对测轨数据进行了分析处理.分析结果表明,国内已经初步具备对火星探测器的测定轨能力,5s积分三程多普勒测量噪声约0.3mm/s,与欧空局水平相当.利用约一个圈次8h三程多普勒数据定轨,定轨结果与欧空局重建轨道位置差约几百米.分析结果还表明在当前测量精度水平下,定轨精度主要取决于多普勒数据.由于"火星快车"目前的下行信号为窄带信号,所以VLBI的时延测量精度限于纳秒量级.要提高VLBI数据对千米量级定轨精度的贡献,其测量精度需提高一个量级. 展开更多

关键词 VLBI 火星快车(MEX) 测定轨

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中国VLBI网火星快车卫星跟踪资料的定位归算 被引量：13

2

作者 李金岭 刘鹂 +2 位作者 马茂莉 蒋栋荣 钱志瀚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1718-1723,共6页

我国已经启动了火星探测计划,中国VLBI网(CVN)将肩负起相关探测器的测轨与定位任务。CVN已组织了数次对欧空局火星快车(MEX)卫星的跟踪观测,以演练、检验与完善软硬件系统。本文基于嫦娥一号探月工程中开发的定位分析软件,对CVN于2007年... 我国已经启动了火星探测计划,中国VLBI网(CVN)将肩负起相关探测器的测轨与定位任务。CVN已组织了数次对欧空局火星快车(MEX)卫星的跟踪观测,以演练、检验与完善软硬件系统。本文基于嫦娥一号探月工程中开发的定位分析软件,对CVN于2007年5月30日的MEX卫星跟踪数据进行了定位归算。结果表明,ps/s精度的时延率的定位效果明显低于ns精度的时延的定位效果。若采用时延和时延率联合定位则需要同时解算速度修正,否则,速度采用值误差将直接影响定位参数的解算精度。此次观测的时延精度约2ns至5ns,对MEX卫星的定位精度仅约0.1as。为此有必要积极尝试差分VLBI、同波束VLBI等观测方式,进一步消除观测资料的系统误差和压缩噪声水平,以提高CVN对火星卫星的定位精度。 展开更多

关键词 火星探测器 中国VLBI网 定位归算 VLBI 资料分析

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深空探测器被动式高精度多普勒测量方法与应用 被引量：10

3

作者 郑为民 马茂莉 王文彬 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1462-1467,共6页

针对深空探测器的单程多普勒测量需求,研究了被动式高精度多普勒测量方法及其实现技术。该方法基于探测器测控信标残留载波等点频信号和VLBI测站高精度氢原子钟频标,构造出与实际接收信号频率接近的参考信号;再通过本地相关处理,完成高... 针对深空探测器的单程多普勒测量需求,研究了被动式高精度多普勒测量方法及其实现技术。该方法基于探测器测控信标残留载波等点频信号和VLBI测站高精度氢原子钟频标,构造出与实际接收信号频率接近的参考信号;再通过本地相关处理,完成高精度开环多普勒测量。其特色在于完全不需要精确的先验轨道模型。所开发的专用被动式多普勒测量设备,在国内第一次成功用于欧空局环火星探测器"MEX"的多普勒测定轨试验。探测器X频段信号5s积分的单程多普勒测量精度达到0.2mm/s,与欧空局测量水平相当。采用该多普勒测量数据的MEX定轨结果与欧空局精密轨道在数百米至千米量级一致。 展开更多

关键词 深空探测 萤火一号 火星快车 单程多普勒 VLBI

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嫦娥三号探测器DOR信号本地相关处理与定轨验证 被引量：8

4

作者 马茂莉 郑为民 +3 位作者 黄逸丹 昌胜骐 王广利 童锋贤 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2017年第2期100-108,共9页

嫦娥三号(CE-3)探测器在我国首次正式使用了X波段差分单向测距(DOR)信号,未来深空探测器将沿用这一信标体制.本文针对DOR信号特点研究了不同于常规VLBI信号处理的本地相关处理方法,并用于CE-3环月段DOR信号的干涉处理.经过带宽综合、射... 嫦娥三号(CE-3)探测器在我国首次正式使用了X波段差分单向测距(DOR)信号,未来深空探测器将沿用这一信标体制.本文针对DOR信号特点研究了不同于常规VLBI信号处理的本地相关处理方法,并用于CE-3环月段DOR信号的干涉处理.经过带宽综合、射电源校正,获得了高精度较差差分单向测距(Delta-DOR)时延,并成功将测量结果用于探测器定轨.本地相关获得的DOR信号的相位噪声明显小于现有相关处理机,定轨获得的星历与工程中的精密星历差异约为20m,等效时延残差约0.4ns.相比于常规的VLBI信号相关处理机,本地相关更适合于弱信号的处理,可以用于我国未来月球与深空探测项目. 展开更多

关键词 甚长基线干涉 差分单向测距 本地相关 嫦娥三号

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深空探测单向差分测距几何时延仿真及计算 被引量：5

5

作者 黄逸丹 郑为民 马茂莉 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期78-82,F0003,共6页

本地相关处理方法对单向差分测距(DOR)时延模型精度的依赖远高于常规甚长基线干涉测量(VLBI)时延模型,时延模糊度消除的难度也较高,目前这一方法还未在中国深空探测工程中实现。文章研究了DOR几何时延的计算方法,采用仿真和实测两种方... 本地相关处理方法对单向差分测距(DOR)时延模型精度的依赖远高于常规甚长基线干涉测量(VLBI)时延模型,时延模糊度消除的难度也较高,目前这一方法还未在中国深空探测工程中实现。文章研究了DOR几何时延的计算方法,采用仿真和实测两种方法进行正确性验证。利用仿真DOR几何时延以及DOR信号,采用本地相关方法,获得DOR时延观测量,与仿真实际时延差别小于0.2ps。使用"嫦娥二号"卫星的轨道数据分别计算了DOR几何时延和VLBI几何时延,并做了相应转换。DOR时延与VLBI时延经转化后,吻合在几十皮秒量级。文章验证了DOR时延计算方法的正确性,成果可用于未来月球、火星、金星等深空探测器的DOR射电干涉测量。 展开更多

关键词 单向差分测距 几何时延 本地相关处理 甚长基线干涉测量 深空探测

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大型射电望远镜的火星探测器跟踪技术 被引量：4

6

作者 刘庆会 赵融冰 +6 位作者 舒逢春 贺庆宝 郑鑫 马茂莉 付丽 吴亚军 虞林峰 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2019年第6期775-782,共8页

我国将于2020年发射由环绕器和着陆巡视器组成的火星探测器,需要利用大型射电望远镜进行跟踪.本文对大型射电望远镜的火星探测器跟踪技术进行了分析,并实际利用上海65 m射电望远镜跟踪火星探测器进行了测试验证.分析和测试结果表明,大... 我国将于2020年发射由环绕器和着陆巡视器组成的火星探测器,需要利用大型射电望远镜进行跟踪.本文对大型射电望远镜的火星探测器跟踪技术进行了分析,并实际利用上海65 m射电望远镜跟踪火星探测器进行了测试验证.分析和测试结果表明,大型射电望远镜跟踪火星探测器时需要考虑和改正座架热变形、大气折射、光行时等引起的指向偏差.不考虑下行单程光行时的接收功率比考虑时降低约0.8 dB.在俯仰指向偏差为36′′和72′′时接收能力分别降低约0.8和3.5 dB.这些研究成果对我国的首次火星探测任务的顺利实施有重要的应用价值. 展开更多

关键词 射电望远镜 火星探测器 跟踪 光行时 指向偏差

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嫦娥一号卫星撞月时刻与坐标精确分析 被引量：4

7

作者 马茂莉 郑为民 +1 位作者 李金岭 王广利 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期477-481,共5页

针对CE-1卫星精确的撞月时刻与撞月点坐标,首先通过探测器载波信号的本地相关处理技术,精确分析了载波信号在VLBI各测站的消失时刻,进而推算了卫星的撞月时刻;通过实时单向多普勒频移测量的事后分析,核实了卫星撞月过程中的飞行姿态演化... 针对CE-1卫星精确的撞月时刻与撞月点坐标,首先通过探测器载波信号的本地相关处理技术,精确分析了载波信号在VLBI各测站的消失时刻,进而推算了卫星的撞月时刻;通过实时单向多普勒频移测量的事后分析,核实了卫星撞月过程中的飞行姿态演化;最后结合VLBI互相关时延与测距资料,经定位归算确定撞月点坐标。分析表明,CE-1卫星撞月时刻的误差为±5μs,撞月点坐标月面切向和三维定位误差分别约为0.274km和0.319km(1σ)。 展开更多

关键词 嫦娥一号卫星 撞月时刻与坐标 本地相关测量 VLBI 多普勒频移测量 月球探测

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天问一号VLBI测定轨技术 被引量：2

8

作者 刘庆会 黄勇 +6 位作者 舒逢春 王广利 张娟 陈中 李培佳 马茂莉 洪晓瑜 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2022年第3期67-77,共11页

自2020年7月23日天问一号探测器发射开始,我国VLBI网一直对天问一号环绕器进行测定轨,并对祝融号火星车进行了测定位.为了满足天问一号高精度测定轨要求,完成了40多台套的软件和硬件的研发、测试和安装,并综合采用了多项技术.截至2021年... 自2020年7月23日天问一号探测器发射开始,我国VLBI网一直对天问一号环绕器进行测定轨,并对祝融号火星车进行了测定位.为了满足天问一号高精度测定轨要求,完成了40多台套的软件和硬件的研发、测试和安装,并综合采用了多项技术.截至2021年6月18日,共进行了198次VLBI观测. VLBI时延平均测量误差为0.11 ns,时延率平均测量误差为0.33 ps/s.利用测距测速和VLBI数据,地火转移段和火星捕获段,天问一号测定轨误差约为2 km,环火段测定轨误差约为1 km,火星车定位精度为km级. VLBI为天问一号环绕器的轨道修正、深空机动、火星捕获、远火机动、离轨着陆等各个测控弧段的精密测定轨均做出了重要贡献,并为今后其他深空探测器精密测定轨打下了良好基础.本文对天问一号VLBI网的技术升级、VLBI测定轨技术分析、VLBI测定轨实施情况予以介绍. 展开更多

关键词 天问一号 火星探测器 VLBI 测定轨 测定位

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基于VLBI数据的深空探测器精密三向测速及应用 被引量：3

9

作者 马茂莉 郑为民 +1 位作者 昌胜骐 周伟莉 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2016年第11期71-78,共8页

本文研究了深空探测器信号基于软件锁相环的三向多普勒测速技术及传播介质误差校正方法,完成了对中国VLBI网接收的嫦娥三号X波段测控主载波信号的三向多普勒测量,精度达到0.64mm/s.测量结果被成功用于嫦娥三号的联合定轨,距离与三向多... 本文研究了深空探测器信号基于软件锁相环的三向多普勒测速技术及传播介质误差校正方法,完成了对中国VLBI网接收的嫦娥三号X波段测控主载波信号的三向多普勒测量,精度达到0.64mm/s.测量结果被成功用于嫦娥三号的联合定轨,距离与三向多普勒速度定轨后残差的均方差分别为0.41m与0.55mm/s.获得的星历与参考精密星历位置均方差为17m,速度均方差为17mm/s,在参考精密星历内符精度以内.该技术还被用于基于欧洲火星探测器MEX地面观测的行星际闪烁研究.在高、低太阳倾角下,测量的频率与相位与欧洲联合VLBI研究所的结果一致.测量结果明确反映出太阳风等离子物质对MEX测控信号频率与相位的影响.本方法将用于我国未来深空探测与无线电科学研究. 展开更多

关键词 深空探测 VLBI 三向多普勒 软件锁相环 行星际闪烁

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一种ΔDOR算法的初步实现

10

作者 邓涛 马茂莉 +2 位作者 刘庆会 郑鑫 李培佳 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2022年第2期107-116,共10页

ΔDOR(双差分单向测距)技术是一种广泛应用于深空探测的测角技术.中国VLBI(甚长基线干涉测量)网目前使用互相关方法实现ΔDOR技术,然而在信号的信噪比很低时,使用基于互相关方法的相关处理机进行时延测量会有弱信号处理能力不足的局限性... ΔDOR(双差分单向测距)技术是一种广泛应用于深空探测的测角技术.中国VLBI(甚长基线干涉测量)网目前使用互相关方法实现ΔDOR技术,然而在信号的信噪比很低时,使用基于互相关方法的相关处理机进行时延测量会有弱信号处理能力不足的局限性.随着更遥远距离的深空探测的推进,对弱信号求时延将成为必然的任务需求.本文将高性能三阶锁相环作为测量信号的频率和相位的基本模块,并由此推导了一种弱信号处理能力较强的基于本地相关的ΔDOR算法.该算法避免了传统本地相关方法中本地模型信号与含噪信号进行互相关运算时引起的算法性能损失问题,同时算法更为简洁.对天问一号数据求残余群时延间接验证了本文提出的算法的可行性,为进一步发展高性能ΔDOR技术提供了一种方案. 展开更多

关键词 甚长基线干涉测量 双差分单向测距 群时延

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基于VLBI站接收的火星探测器信号研究行星际闪烁

11

作者 马茂莉 郑为民 +2 位作者 夏博 姜天雨 童锋贤 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期448-454,共7页

利用VLBI单站对欧洲火星快车探测器(MEX)的太阳掩星过程进行观测,记录了太阳偏距(太阳中心到信号传播路径的垂直距离)在11 R⊙~160 R⊙范围内的MEX发射的X波段主载波信号,并通过VLBI宽带记录终端,提取了太阳风湍动导致的相位闪烁信息及... 利用VLBI单站对欧洲火星快车探测器(MEX)的太阳掩星过程进行观测,记录了太阳偏距(太阳中心到信号传播路径的垂直距离)在11 R⊙~160 R⊙范围内的MEX发射的X波段主载波信号,并通过VLBI宽带记录终端,提取了太阳风湍动导致的相位闪烁信息及相位闪烁功率谱,通过谱分析,测量了太阳风空间折射谱指数、折射结构常数与相位闪烁指数,探讨了利用相位闪烁指数反演沿视线方向的总电子含量(TEC)的可行性,分析表明,近太阳区域的相位闪烁显著强于远太阳区域;在3 mHz^0.3 Hz范围内,相位闪烁功率谱呈幂律分布,太阳风空间折射谱指数为-3.3±0.25,与Kolmogorov理论一致,且谱指数与太阳偏距无相关;表明在11 R⊙~160R⊙范围内,Kolmogorov理论可用于解释太阳风湍动及结构,太阳风折射结构常数与R近似满足~R^(-1.98±0.27)的关系,表明近太阳区域湍动强于远太阳区,利用相位闪烁指数获得的TEC与太阳活跃与平静期间模型计算值的变化趋势一致,试验表明,基于VLBI测站的多普勒测量及行星际闪烁研究可用于我国未来火星探测器的太阳掩星观测. 展开更多

关键词 行星际闪烁 太阳风 甚长基线干涉 火星快车 湍动

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VLBI探测器数传信号仿真技术研究

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作者 赵旭 郑为民 +1 位作者 童力 马茂莉 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2022年第3期441-452,共12页

甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)是重要的深空探测器测轨技术。中国VLBI网(Chinese VLBI network,CVN)在中国探月工程的快速精密测定轨任务中发挥着不可替代的作用。根据探测器的轨道、信标特征和数传信号的... 甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)是重要的深空探测器测轨技术。中国VLBI网(Chinese VLBI network,CVN)在中国探月工程的快速精密测定轨任务中发挥着不可替代的作用。根据探测器的轨道、信标特征和数传信号的编码、调制方式,研究数传信号的仿真方法,并仿真上升器月面起飞前测站记录的基带数据。仿真与实测数据处理结果的对比,表明该仿真方法能够较为真实地反映数传信号对DOR侧音的干扰,且能够对测控和数传信号同时工作的VLBI数据处理系统的性能进行检测。 展开更多

关键词 VLBI 信号仿真 数传信号

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