“新视野”号多普勒频率数据评估

NASA于2006年发射的"新视野"号探测器于2015年7月14日飞掠冥王星,借此机会,中国科学院国家天文台行星无线电科学研究团组选取我国上海佘山观测站和黑龙江佳木斯深空探测基地的两台60m级射电望远镜,开始了对"新视野"号下行信号的接收及后续分析处理研究工作.利用东南大学研制的无线电科学接收机在黑龙江佳木斯完成了测量工作,利用接收到的探测器多普勒信号对其精度进行了分析比较,并尝试了不同的处理方法.最后本文对我国设备的深空多普勒测量数据的分辨能力进行了评估.     

基于无线电掩星观测的火星电离层观测研究进展

火星电离层早期的观测数据非常少,除了Viking登陆器对火星电离层的在位测量外,火星电离层的主要物理信息是通过掩星观测方法得到的.近年来,Mars Global Surveyor和Mars Express轨道器通过掩星观测的方法对火星的上层大气和电离层进行了长期的观测,得到了大量的火星电离层电子密度廓线资料.火星电离层受到来自太阳EUV和X射线辐射、太阳风、太阳耀斑、中性大气、表面壳磁场、宇宙射线、流星等多种因素的影响,使其结构发生瞬态或季节性的变化.本文介绍了行星无线电掩星探测的基本原理和技术特点,回顾了国内外科学家们基于已有的火星掩星观测数据（主要是Mars GlobalSurveyor和Mars Express）在火星电离层研究中的一些最新科学成果,并详细介绍了火星电离层的结构和火星夜间电离层的主要特征.     

月球全球导航卫星系统星座分布的优化设计

本文讨论了类地行星全球导航定位星座空间构型设计的原则,初步对月球全球导航卫星系统星座的分布构型进行了分析设计。讨论了月球导航星座空间分布的卫星覆盖特性与导航定位性能,评估了最佳星座设计,本研究可以为将来建立月球导航卫星系统提供星座设计参考。     

利用VLBI-CONT08观测量确定夏季ERP较强周日变化的研究

甚长基线干涉测量技术(VLBI)是监测地球自转变化的主要手段之一. 1994年以来, 国际上已实施了多次VLBI连续加密观测(CONT), 促进了地球自转参数(ERP)的周日或亚周日成分的连续高频解算, 揭示了观测得到的ERP高频变化与理论模型之间的差异, 有助于进一步解析其激发机制, 改进模型. 为了观测较强信号的大气激发对高时间分辨率ERP的作用, 在最近一次于2008年8月实施的CONT08连续加密观测中, 国际VLBI服务机构(IVS)在CONT联测中安排了地理覆盖更广的VLBI测站分布, 获取连续的周日亚周日高频ERP. 本文分析比较了CONT02, CONT05和CONT08的观测结果, 发现CONT08给出的ERP频谱中存在较强的周日项信号. 该信号得到了相同观测时段的GPS观测数据的证实, 并符合大气角动量的预期, 可以初步认为是北半球夏季较强的大气激发导致了上述ERP周日高频项幅度的增强.     

深空探测DOD测量技术的实现

本研究开发了可用于深空探测任务中的开环差分测速观测技术和设备,并首次应用于嫦娥-1绕月探测中。测轨观测验证的结果表明,差分观测可以很好地消除开环观测中上行站的系统频率漂移问题。该技术也可以用于太阳系中更遥远天体的探测,如在中俄联合火星探测中对YH-1探测器的差分单程测轨任务。     

深空探测用数字开环多普勒技术初步研制及其在嫦娥一号探测任务中的应用

基于数字无线电技术, 开发了用于卫星视线方向速度测量的无线电开环多普勒测量方法和技术原理样机. 并在嫦娥一号卫星测轨任务中进行了观测试验, 利用卫星转发的S波段载波信号进行开环多普勒测量. 结果显示, 在1 s积分情况下, 嫦娥一号卫星的开环多普勒测量精度RMS达到3 mm/s（1σ）, 这已经与目前使用的USB （Unified S-Band, 统一S波段）测速数据的精度水平相当. 这个测量精度主要受制于上行站原子钟的短期稳定度. 进一步通过两站开环差分测量的办法, 可以有效地消除信号发射时的原子钟频率漂移和不稳定性, 使得测量精度RMS提高到1 mm/s （1σ）. 开环多普勒数据和差分数据已经开始尝试用于嫦娥一号卫星的定轨, 数据的精度评估和科学应用也将逐步展开. 这项技术的研制成功将对我国未来深空探测有重要的意义.     

“萤火”一号火星探测器轨道优化设计

随着我国卫星发射和测控能力的快速发展,独立自主的行星探测任务在几年后将会列入深空探测日程。本文以中俄合作的YH-1火星探测计划为背景,对火星探测器轨道进行分析与讨论。重点讨论2009年10月发射窗口选择和转移轨道设计,以及环绕火星段轨道时飞行器可能遇到的火星日影问题,并讨论了通过轨道改进来改善该问题。     

火星探测星-地掩星接收机技术的初步开发

本课题开发了可用于行星无线电掩星观测的信号接收设备和相应的观测资料处理软件，最后可以得到反演火星大气和电离层的各种物理参数廓线，整个系统被称为掩星接收机。利用CE-1的实测数据进行了前期的验证，目标是将该系统应用到YH-1星一地掩星计划中。     

火星探测器轨道发射窗口搜索

在火星探测器轨道设计任务中，轨道设计初期需要确定合适的发射窗口，对后期的轨道设计任务提供初步约束。合适的发射窗口对任务期间的各种仿真计算也能起到一定的参考作用。本文详细介绍了基于二体问题的兰伯特（Lambert）方程来搜索从地球到其他行星的探测器行星际转移轨道的发射窗口，给出了发射窗口的分布和相应的能量等高图。     

对“火星快车”探测器的三程多普勒观测实验

笔者基于数字无线电技术，开发了基于卫星视向速度提取的开环测量技术和原理样机。利用中国VLBI网，针对欧洲航天局（ESA）的“火星快车”（Mars Express）探测器进行了三程多普勒观测实验。目前结果显示，在1秒积分情况下，“火星快车”的三程多普勒测量精度RMS达到1mm／s，这一精度与通常的双程多普勒水平相当。三程多普勒数据已经开始尝试用于嫦娥一号卫星的定轨，在提高卫星横向速度分辨上有明显的优势，同时增加了有效观测时间。