定位归算在嫦娥四号中继星变轨阶段的应用.docx

《定位归算在嫦娥四号中继星变轨阶段的应用》 嫦娥四号是中国探月工程的重要组成部分，由中继星和着巡组合体两部分构成。中继星，名为“鹊桥”，承担着月球背面与地球之间的通信中继任务。2018年5月21日，“鹊桥”由长征四号丙火箭发射升空，12月8日，着巡体借助长征三号乙火箭发射。此次任务的目标是实现人类历史上首次月球背面的软着陆与探测。 中继星的飞行路径分为四个阶段：发射段、地月转移段、月球-地月L2点转移段以及地月L2点工作段。在这些阶段中，中继星需进行多次变轨操作，如中途修正、近月制动和捕获机动，以最终进入环绕地月L2点的Halo轨道。这一轨道允许中继星持续为地球和月球背面之间提供通信联系。 甚长基线干涉测量技术（VLBI）是探月工程测控系统的关键部分，用于中继星在地月转移段、L2点转移段和使命轨道段的精确跟踪与定位。VLBI技术通过测量卫星与地面站间的信号传播时延和时延率，实现对中继星的定轨和轨道预报。定位归算作为VLBI测轨分系统的功能，能够处理并分析观测数据，从而获取更准确的轨道信息。 文章提供了CE-4中继星在变轨过程中的定位归算结果。中继星主要使用S频段数据，结合测距测速信息进行轨道确定。利用差分单程定位技术，通过实时观测卫星及其附近的已知射电源，可以校正系统误差，提高观测量的精度。时延和时延率的定轨后残差数据显示，CE-4中继星的定位精度优于嫦娥二号和嫦娥五号实验任务，略低于嫦娥三号的X频段数据。 定位归算结果被转化为轨道根数，以此实时监测中继星的变轨状态。通过对比轨道根数的变化，可以更有效地识别卫星的轨道调整，相较于传统的视向速度法，这种方法提供了更直观且准确的判断依据。 此外，文章还展示了实时任务期间定位计算的赤经和赤纬误差统计，结果显示实时定位结果完全满足项目所要求的测角精度标准，确保了嫦娥四号中继星任务的顺利进行。 定位归算在嫦娥四号中继星的变轨阶段起到了至关重要的作用，它不仅提升了导航精度，还为中继星的轨道控制提供了关键支持，保障了月球背面探测任务的成功实施。