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利用VLBI数据确定“探测一号”卫星的轨道

黄勇  胡小工  黄珹  蒋栋荣  郑为民  张秀忠  
【摘要】:双星计划的“探测一号”是中国首颗真正严格意义上的科学实验卫星,其运行轨道为中国迄今所发射的卫星中距地球最远,远地点地心距达7.8万公里.采用射电天文的VLBI技术可以对“探测一号”以及更远的深空目标,如探月飞行器实现跟踪.为了验证VLBI技术在我国探月计划中的作用,上海天文台组织了国内目前仅有的上海、乌鲁木齐和昆明3个台站对“探测一号”进行试跟踪,利用对“探测一号”约两天的VLBI观测数据,确定“探测一号”卫星的轨道,对VLBI的定轨能力做初步的探讨.按照测控部门提供的初轨 (其精度仅保证跟踪)推算的轨道与VLBI时延的拟合误差平均约2 km,时延率的拟合误差平均约15 cm/s.而利用VLBI数据定轨后的拟合程度相对于初轨有了很大的改善,结果表明,单独利用VLBI时延定轨,时延的拟合精度约5.5 m,作为外部检核的VLBI时延率的拟合精度在2 cm/s左右.单独利用VLBI时延率定轨,时延率的拟合精度约为1.3 cm/s,作为外部检核的VLBI时延的拟合精度约为29 m.而若将时延和时延率数据联合定轨,采用其内符精度加权,VLBI时延和时延率的残差分别为5.5 m和 2 cm/s.为了合理地评估VLBI定轨的真实精度,利用模拟数据进行误差协方差分析,结果表明VLBI定轨精度受动力学模型误差的影响较大,由于"探测一号”卫星的动力学模型难以精确确定,所以利用两天弧段的VLBI数据确定“探测一号”卫星轨道的位置误差为km量级,而速度误差可达cm/s量级.模拟计算还表明, VLBI和USB数据联合定轨可以大大提高定轨精度.

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