第
38
卷
第
5
期 系统工程与电子技术
Vol.38
No.5
2016
年
5
月
S
y
stemsEn
g
ineerin
g
andElectronics Ma
y
2016
文章编号:
1001506X
(
2016
)
05112105
网址 :
www.s
y
sele.com
收稿 日期:
2015 03 24
;修 回日期 :
2015 09 28
;网 络优先 出版日 期:
2016 01 14
。
网络 优先出 版地址 :
htt
p
:
∥
www.cnki.net
/
kcms
/
detail
/
11.2422.TN.20160114.1659.010.html
基金 项目:国家自然科学基金(
11203003
,
11303001
,
11373013
,
11173005
,
61304233
)资助课题
犆犈5犜
星载
犌犘犛
数据的定轨分析
曹建峰
1
,
2
,张
宇
1
,
2
,胡松杰
1
,
2
,唐歌实
1
,
2
,李
勰
1
,
2
(
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:嫦娥五号飞行试验器搭载星载多模接收机,验 证星 载接收 机接 收导航 星旁 瓣信号 的能 力,首 次实现
了利用旁瓣信号对大椭圆轨道航天器的导航定位
。理 论分 析 了导 航星 旁 瓣信 号接 收 的可 行性,基 于嫦 娥五 号 飞
行试验器轨道特性研究了接收机接收信号功率及可 视 导航 星数 目 与地 心距 变 化的 关系,并 给 出了 理论 几 何定 位
因子
。分析表明,接收机灵敏 度达 到
-160dBm
条件下,可具 备
6×10
4
km
以下高 度的 定位 能力。 对 获取 的导 航
解数据及伪距进行了处理分析,利用导航解进行定轨计算,导航解的噪声水平优于
10m
。利用差分伪距数据进行
定轨计算
,残差噪声约为
8.5m
,使用
1h
数据可以实现定轨预报
1h
优于百米的 精度,达到 地基 数据长 弧条 件下
定轨预报精度水平。
关键词:嫦娥五号飞行试验器;星载多模接收机;轨道计算;精度分析
中图分类号:
V448.21
文献标志码:
A
犇犗犐
:
10.3969
/
j
.issn.1001506X.2016.05.23
犗狉犫犻狋犱犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犳狅狉犆犈5犜犫犪狊犲犱狌
狆
狅狀犌犘犛犱犪狋犪
CAOJianfen
g
1
,
2
,
ZHANG Yu
1
,
2
,
HUSon
g
j
ie
1
,
2
,
TANG Geshi
1
,
2
,
LIXie
1
,
2
(
1
.
犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
狅狀犃犲狉狅狊
狆
犪犮犲犉犾犻
犵
犺狋犇
狔
狀犪犿犻犮狊犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100094
,
犆犺犻狀犪
;
2
.
犅犲犻
犼
犻狀
犵
犃犲狉狅狊
狆
犪犮犲犆狅狀狋狉狅犾犆犲狀狋犲狉
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
100094
,
犆犺犻狀犪
)
犃犫狊狋狉犪犮狋
:
Withamulti
p
lemodereceiveronboard
,
Chan
g
’
e5testvehicle
(
CE5T
)
wastestedonitsabilit
y
toreceivethesidelobeweaksi
g
nalof
g
lobalnavi
g
ationsatellites
y
stem
(
GNSS
)
satellites.Resultsshowthat
theonboardreceivercanreceivethesi
g
nal
,
anditsnavi
g
ationand
p
ositionin
g
forthelar
g
eelli
p
ticalorbit
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hase
usin
g
theGNSSsatellitesidelobesi
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nalareachieved.The
p
ossibilit
y
ofreceivin
g
thesidelobesi
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nalofnavi
g
a
tionsatellitesisanal
y
zedtheoreticall
y
;
thereceivedsi
g
nal
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owerandthenumberofsatellitesavailableinrela
tiontothe
g
eocentricdistancearestudied
,
andthe
p
ositiondilutionof
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recisionisalso
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rovided.Theresultsin
dicatethatthe
p
ositionin
g
abilit
y
canbeachievedfororbitswith
g
eocentricdistancelessthan60000km
,
andthe
sensitivit
y
ofthereceiverisbetterthan-160dBm.Additionall
y
,
boththenavi
g
ationsolutionand
p
seudoran
g
in
g
are
p
rocessedandanal
y
zed
,
andtheformerisalsoem
p
lo
y
edtocalculatetheorbit.Thenoiselevelofthenavi
g
a
tionsolutionisbetterthan10m.Usin
g
differential
p
seudoran
g
in
g
,
thenoiselevelisa
pp
roximatel
y
8.5m.One
hourlon
g
dataofthedifferential
p
seudoran
g
in
g
canachieveonehourforecastorbitaccurac
y
ofbetterthan100
m
,
whichwillhavetobeobtainedwithlon
g
arcdataforthe
g
roundbasedtrackin
g
stations.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
:
Chan
g
’
e5testvehicle
(
CE5T
);
multimodereceiver
;
orbitdetermination
;
accurac
y
anal
y
sis
0
引
言
嫦娥五号 飞行 试验 器(
Chan
g
’
e5testvehicle
,
CE5T
)
于
2014
年
10
月
24
日凌晨发射,返 回器飞 行
9
天后 成 功返
回地球
,任务 圆 满 完 成,飞 行 试 验 有 效 检 验 了 再 入 返 回 技
术。在早期的探月 工程 试 验 中,卫 星 的 测定 轨 完 全 依赖 于
地基
USB
/
UXB
(
unifiedS
/
Xband
)测量与天文甚长基线干
涉(
ver
y
lon
g
baselineinterferometr
y
,
VLBI
)测 量
[
1
,
2
]
。 在
嫦娥一号、二号 任务 地 月 转 移飞 行 阶 段,利 用 地 基
USB
与
VLBI
数据获取
100m
量级的轨道,所需的测轨数据弧长至
少需要
10
小时,这对于平稳飞行阶段易实现,但对于频繁的
姿轨控状况则难以满 足。全球 卫星导 航系 统(
g
lobalnavi
g
a
tionsatellites
y
stem
,
GNSS
)在中低轨航天器 轨道 领域 已取 得
了广泛的应用,并应用于地球科学的研究
[
3
]
。美国哥达德航
天中心尝试开发了适用于高轨航天器的全球定位系统(
g
lobal
p
ositionin
g
s
y
stem
,
GPS
)接收机
[
4
]
,并成功开展了搭载试验获