為支持我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功,宇航動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將全自主開(kāi)發(fā)的精密定軌平臺(tái)系統(tǒng),應(yīng)用于環(huán)火星軌道確定中。為滿(mǎn)足多對(duì)象、多弧段、多中心天體的定軌需求,平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、測(cè)站結(jié)構(gòu)、觀(guān)測(cè)結(jié)構(gòu)和天體結(jié)構(gòu)4大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),并在4大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上,設(shè)計(jì)了靈活的弧段結(jié)構(gòu)和估計(jì)結(jié)構(gòu)。為驗(yàn)證平臺(tái)系統(tǒng)是否具備環(huán)火星定軌能力,平臺(tái)系統(tǒng)首先使用2020年上半年跟蹤火星快車(chē)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量模型進(jìn)行了檢核,得到了理論測(cè)距和實(shí)測(cè)測(cè)距偏差(11m～21m);其次,使用2009年實(shí)測(cè)雙程測(cè)速和三程測(cè)速數(shù)據(jù)定軌,單獨(dú)使用雙程測(cè)速定軌,軌道與歐空局精密星歷位置偏差最大不超過(guò)100m,測(cè)速殘差的均方根(Root Mean Square,RMS)為0.0137 (cm/s)。使用三程測(cè)速定軌,位置偏差不超過(guò)250m,三程測(cè)速RMS為0.0119(cm/s);最后,使用兩天三站測(cè)距仿真進(jìn)行了自定軌驗(yàn)證,初軌和隨機(jī)差都基本收斂回仿真初值。結(jié)果顯示,宇航動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室精密定軌系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的基本需求。

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圖1AIPOD弧段結(jié)構(gòu)與估計(jì)結(jié)構(gòu)映射關(guān)系示意圖

目前比較常用的火星定向模型為IAU/IAG工作組所推薦的太陽(yáng)與太陽(yáng)系行星定向模型[7]和Pathfinder火星定向模型[8]兩種模型。IAU標(biāo)準(zhǔn)模型通過(guò)指定天體自轉(zhuǎn)北極和本初子午線(xiàn)的參數(shù)，將行星體固坐標(biāo)系與國(guó)際天球參考架建立了聯(lián)系。Pathfinder模型則對(duì)火星章動(dòng)進(jìn)行了更細(xì)....

圖3定軌后雙程測(cè)速殘差分布

圖5給出了使用三程測(cè)速定軌后的殘差分布，三程測(cè)速RMS分站統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。圖4雙程測(cè)速定軌后星歷與歐空局精密星歷位置偏差

圖4雙程測(cè)速定軌后星歷與歐空局精密星歷位置偏差

圖3定軌后雙程測(cè)速殘差分布圖5定軌后三程測(cè)速殘差分布

圖5定軌后三程測(cè)速殘差分布

圖4雙程測(cè)速定軌后星歷與歐空局精密星歷位置偏差圖6給出了單獨(dú)使用三程測(cè)速得到的定軌后星歷與歐空局精密星歷的位置偏差。

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