收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

火星探测器行星际定轨研究

李杰  
【摘要】:我国正与俄罗斯联合开展“福布斯/萤火”火星探测计划,其中火星探测器定轨是工程和科学试验任务的重要组成部分。当跟踪数据给定,力学模型和观测模型精确度一定时,定轨精度主要取决于误差源统计性质的准确度以及参数可观测性等。一方面火星探测器定轨的误差源较多,为了减弱误差源对定轨精度的影响,必须了解清楚各个误差源对定轨影响的特性,然后据此重点对主要误差源进行处理。另一方面,由于参数可观测性和可解性的限制,需要分析不同数据处理方案的效果。本文以中俄“福布斯/萤火”(Phobos/YH)火星探测计划为背景,选择了火星探测器定轨中某些问题进行研究,主要包括:进行了“萤火”行星际转移段定轨误差预算分析和误差源敏感度分析,得到了对定轨精度影响最大和最敏感的主要误差源;提出一种基于综合自适应滤波法的定轨方案,以补偿主要误差源之一的光压模型误差;针对另外一个主要误差源动量轮卸载,给出一种利用高精度的距离和多普勒观测数据,检测动量轮卸载发生时刻的方法;最后,对基于单程/差分测速的“萤火”环绕火星段不同定轨方案所得的解的精度进行了分析计算。 具体来说,本文的主要研究内容和结论有: 1.基于“福布斯/萤火”计划,用STK软件仿真了“萤火”转移段和环绕段的轨道。在此基础上利用自编程序给出了考虑多种力模型和观测模型的仿真轨道和观测量,并进行了测站可见性和可视弧段分析。系统介绍了深空探测器定轨各误差源的情况,包括产生原因、校准改正方法以及目前的修正残差水平。 2.利用考察参数协方差分析法比较了“萤火”转移阶段两种定轨方案对应的定轨精度。指出将地球定向参数(EOP)和介质延迟作为考察参数并不会明显降低定轨精度;针对EOP和介质延迟参数一并估计的定轨方案,分析了各种误差源对定轨误差的贡献,得出了影响定轨精度的主要误差源——光压模型误差、其它的非引力加速度误差和观测噪声。 3.利用统计信息协方差分析法计算了当实际系统环境中参数先验协方差固定,而使用的滤波器模型中参数的设计值变化时,对定轨精度的影响情况。得到了不同观测类型组合数据处理方案中各误差源敏感度的定量分析,其中共同的敏感性强的误差源为观测噪声、轨道先验协方差、随机加速度过程噪声水平、光压系数先验协方差和极移的先验协方差。 4.利用统计信息协方差分析法计算了当使用的滤波器模型中参数设计值固定,而实际环境系统参数的先验协方差变化时对定轨精度的影响情况。以影响较大的误差源非引力加速度和影响较小的误差源UT1-UTC为例进行计算。得出结论为,实际定轨误差随误差源中误差增大而增大,敏感度也缓慢递增,并且定轨误差对大误差源的敏感度比小误差源大许多。 5.分析了卫星结构、姿态和表面反射性质不准确的情况下的,利用三种数据组合方案,只估计光压参数补偿模型误差的定轨效果。三种数据组合为:距离、多普勒+ΔDOR以及多普勒。结果显示只用距离数据定轨的方法将导致定轨发散而且光压系数估计值严重歪曲,多普勒+ΔDOR和多普勒单独定轨的结果虽然仍能有效定轨但径向定轨精度较差。 6.基于综合自适应滤波方法,提出了一种存在较大光压模型误差时的火星探测器行星际定轨方案。针对“萤火”转移段的仿真分析表明,当存在较大光压模型误差时,该定轨策略既能抑制滤波发散,又能充分利用精确的距离数据,给出径向和沿迹方向较精确的位置信息,减轻了调整随机加速度模型中的参数σ和τ的工作量。 7.提出了一种检测行星际转移段动量轮卸载并确定其发生时刻的方法。详细讨论了多种不同条件下该方法的检测动量轮卸载的有效性和检测能力,仿真结果表该该方法时刻确定形式精度为10分钟。分析对比了四种动量轮卸载估计方案的效果。 8.分析计算了利用单程和差分测速观测量定轨的技术可能性及其定轨精度。初步分析了测控网的优化设计方案以及航天器所携带的超稳晶振的频偏和频漂对定轨精度的影响特性。分析比较了较为客观跟踪条件下满足工程定轨要求的定轨方案。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;风河为凤凰号火星探测器提供“大脑”[J];工业控制计算机;2007年09期
2 ;人类的下一站——火星[J];奇闻怪事;2008年10期
3 ;我国有望2013年实现火星探测[J];红外;2010年11期
4 任秋凌;人类探测火星的传奇历程[J];科学大观园;2004年02期
5 熊延龄;;苏拟于1994年发射火星探测器[J];国际太空;1988年12期
6 许富兴;苏联为火星探测器拨款[J];中国航天;1991年07期
7 刘晓川;;深空探测活动回顾[J];航空知识;2003年02期
8 ;科苑快讯[J];现代物理知识;2005年04期
9 金微;;揭秘中国火星计划[J];发明与创新(综合版);2009年07期
10 ;我国自主火星探测器拟于2013年11月发射[J];广东科技;2010年23期
11 若然;;我国首个火星探测器“萤火一号”下半年升空[J];科学24小时;2011年02期
12 ;不灭的火焰——好奇心[J];家教世界;2011年Z1期
13 王晓;苏联建议美国把火星探测器兼作中继卫星[J];中国航天;1988年03期
14 尹怀勤;;美欧拟合作研发核动力火星探测器[J];太空探索;2009年09期
15 李云;;苏联分析福布斯探测器失败原因[J];国际太空;1990年03期
16 张京辉;;趣味航天币——“勇气号”火星探测器[J];太空探索;2007年05期
17 ;火星探测的科学战略转变——从追踪水的痕迹到搜寻生命信号[J];国防科技工业;2011年04期
18 龙泉;;前进,彗星探测器[J];今日科苑;2004年06期
19 秦笃烈;;来自火星的报告[J];航空知识;2007年02期
20 山珍;;拜访火星,中国10月启程[J];航天员;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 魏二虎;严韦;平劲松;刘经南;;我国火星探测器遥控跟踪网的优化设计[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
2 陈昌亚;方宝东;王伟;李金岳;牛俊坡;余杭华;李绿萍;;基于萤火一号技术的自主发射火星探测器方案设想[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
3 张明明;吕敬;闵罗肖;;在旋转大气下火星探测器使命捕获的研究[A];第七届全国多体系统动力学暨第二届全国航天动力学与控制学术会议会议论文集[C];2011年
4 罗刚桥;;火星探测器轨道设计的有关问题[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
5 周杰;刘付成;张树瑜;;火星探测器地火转移轨道误差分析与控制策略研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
6 王贵东;程晓丽;苗文博;詹慧玲;宫建;;火星探测器气动减速轨道分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
7 李倬;王慧;王立;;SpaceWire总线在火星探测器中的应用设计[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
8 陈杨;宝音贺西;李俊峰;;火星探测器轨道设计及STK仿真[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
9 程涵;余莉;禹智;;探测器气动减速技术发展概述[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(下篇)[C];2011年
10 郑香脂;张爱兵;孙越强;;火星探测器有效载荷等离子体探测包的FPGA设计与实现[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李杰;火星探测器行星际定轨研究[D];解放军信息工程大学;2011年
2 马蒙;基于敏感度的地铁列车振动环境影响预测及动态评价体系研究[D];北京交通大学;2012年
3 张冬仙;原子力显微术的新方法研究及新型原子力显微镜系统研制[D];浙江大学;2004年
4 孙全欣;铁路客运专线运输组织理论与方法研究[D];北京交通大学;2007年
5 赵家黎;基于SOV理论的过程质量控制方法研究[D];天津大学;2007年
6 李太玉;微小卫星姿态磁控制及三轴被动稳定研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
7 高博青;大型环状悬臂型张弦梁挑蓬结构的性能研究[D];浙江大学;2004年
8 刘建华;岩质边坡桥梁基桩受力分析的理论与试验研究[D];湖南大学;2007年
9 鞠兴华;城市污水活性污泥生物脱氮模型及模拟研究[D];西安建筑科技大学;2008年
10 羊英;基于动态过程的制造型企业经营决策方案综合分析与优化[D];东华大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓鹏;符号化电路敏感度层次化分析方法及其在模拟电路设计优化中的应用[D];上海交通大学;2011年
2 刘良勇;动量轮轴承磨损寿命研究[D];河南科技大学;2011年
3 刘玥;火星探测器近心点制动与轨道保持优化设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 王喆鑫;基于滑模变结构的火星探测器姿态控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 陈安进;药物经济学评价系统的研究与开发[D];中国海洋大学;2005年
6 邓平跃;铁路交通景观格局分析[D];西南交通大学;2005年
7 刘侃;动量矩可偏置磁悬浮动量轮结构设计[D];国防科学技术大学;2005年
8 王英瑞;热风炉结构优化设计与分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 翟远征;鄂尔多斯白垩系盆地乌兰陶勒盖水源地地下水流数值模拟中介质参数的敏感度分析[D];吉林大学;2008年
10 王维朋;隧道掌子面前方不良地质体地电参数敏感度分析[D];西南交通大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 张孟军;美发射无人火星探测器[N];科技日报;2005年
2 小木;2007年火星探测器亮相[N];中国航天报;2003年
3 毛黎;美筛选火星探测器的着落点[N];科技日报;2003年
4 综合;我国首个火星探测器“萤火一号”初现模样[N];福建科技报;2008年
5 记者毛磊;美计划2007年发射“凤凰”火星探测器[N];人民日报;2003年
6 胡嫚;我国有望2009年发射火星探测器[N];中国知识产权报;2007年
7 记者 吴伟农;美火星探测器进入飞往火星轨道[N];新华每日电讯;2001年
8 张忠霞;火星发现“七姐妹”,在庇护着生命?[N];新华每日电讯;2007年
9 记者 任海军;模仿沙漠动物,“六肢”机器人不惧沙沼[N];新华每日电讯;2009年
10 记者毛磊;美火星探测器选定着陆点[N];人民日报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978