月球中繼衛(wèi)星星座支持交會(huì)對(duì)接定軌算法研究.pdf

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