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1、為了支持未來的載人登月任務(wù),由于月球的遮擋,僅依靠地面深空站是無法完全覆蓋跟蹤月球軌道交會(huì)對(duì)接的全過程的。因此,為了為未來載人登月實(shí)施月球軌道交會(huì)對(duì)接提供全天候不間斷的數(shù)據(jù)中繼通信與跟蹤測(cè)軌服務(wù),必須建立像近地軌道的跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星星座。目前國內(nèi)外已經(jīng)對(duì)月球中繼衛(wèi)星星座的構(gòu)形進(jìn)行了初步研究,而本論文即是在此基礎(chǔ)上,并考慮探月初期會(huì)布設(shè)較少的月球中繼衛(wèi)星,重點(diǎn)研究如何利用單顆月球中繼衛(wèi)星,將登月艙導(dǎo)引到服務(wù)艙附近,以確定交會(huì)對(duì)接的相對(duì)狀
2、態(tài),最終達(dá)到支持月球軌道交會(huì)對(duì)接的目的。
要利用月球中繼衛(wèi)星提供跟蹤測(cè)軌服務(wù),首先需要利用地面深空站對(duì)月球中繼衛(wèi)星進(jìn)行定軌。本論文基于地面深空站的測(cè)距測(cè)速觀測(cè)量,研究了fg級(jí)數(shù)最小二乘初軌確定算法和軌道改進(jìn)算法,其中軌道改進(jìn)算法包括事后處理的加權(quán)最小二乘法和實(shí)時(shí)處理的卡爾曼濾波方法;仿真結(jié)果表明,初軌確定算法能夠提供可靠的初值,而利用軌道改進(jìn)算法對(duì)月球中繼衛(wèi)星的定軌精度,位置精度達(dá)到了米級(jí),速度精度達(dá)到了厘米每秒級(jí)。其次,基于
3、月球中繼衛(wèi)星的精確軌道,研究了登月艙只與一顆月球中繼衛(wèi)星可見時(shí)和登月艙與一顆月球中繼衛(wèi)星和服務(wù)艙同時(shí)可見時(shí)的測(cè)距測(cè)速初軌確定算法,并對(duì)兩個(gè)算法的性能進(jìn)行了大量的仿真;在適當(dāng)?shù)挠^測(cè)條件下,這兩個(gè)算法都能夠提供精度較高的初值,另外也分析了觀測(cè)數(shù)據(jù)的多少和采樣步長的大小對(duì)這兩個(gè)算法的影響。在通過以上方法將登月艙導(dǎo)引到服務(wù)艙附近后,最后研究了利用交會(huì)雷達(dá)的測(cè)角測(cè)距測(cè)速觀測(cè)量,分別基于登月艙的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程和交會(huì)對(duì)接的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程,結(jié)合卡爾
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