[發明專利]一種基于VLBI的高精度太空飛行器軌道測量方法

在審

• 申請號: 202110400724.5
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113108755A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 馬宏坤
• 申請（專利權）人: 南京中探海洋物聯網有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01S3/46
• 代理公司: 南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341
• 代理人: 祝坤

本發明提供了一種VLBI的高精度太空飛行器軌道測量方法，包括具有VLBI系統的設備、信息接收端、數據處理中心，VLBI系統的設備將要測量的參數數據傳送至地球上的信息接收端，信息接收端將數據傳送至數據處理中心，進行數據的處理，其中設備包括多個在外太空點位置建設的射電望遠鏡，地球上點位置建設的射電望遠鏡，以及所有射電望遠鏡之間能夠信息傳送的網絡基站。該方法是在外太空設置射電望遠鏡的位置點并不限于特定的點，而是一些固定軌道上位置、或相對某些星球固定空間位置的點的集合，點群，能夠突破地球常規距離的限制，利用地球外太空的點放置的望遠鏡，大幅度地提升VLBI系統的口徑，從而實現衛星軌道的測量精度。

技術領域

本發明屬于無線電工程，信息通信技術，高精度時空測量的技術領域，特別涉及一種基于VLBI的高精度太空飛行器軌道測量方法。

背景技術

嫦娥一號在西昌衛星發射中心發射升空，以中科院上海天文臺為指揮調度中心的VLBI系統，為嫦娥一號衛星提供測軌支撐。這個由上海佘山、北京密云、昆明及烏魯木齊南山等4個站點組成的測量網，將繼續完成衛星長期運行期間的測軌任務，長達1年，推測，VLBI技術有望成為探月二期、三期工程和火星探測任務的重要測軌手段。

除了國家航天測控網，由上海天文臺、國家天文臺北京總部、昆明天文臺、烏魯木齊天文站的四臺大型射電望遠鏡和上海VLBI數據處理中心組成的中科院VLBI網，也將首次應用到繞月探測工程首次飛行任務的精確測軌工作中。

所謂VLBI(即甚長基線干涉)技術，就是將幾臺射電望遠鏡，通過干涉的方法聯網同時工作，使其測量精度或測量分辨率，等效于一臺巨型望遠鏡。這項技術在國際上主要用于天文研究、天體測量和測地學，有時也用于對深空探測衛星的事后精密定軌進行科學研究。但在航天工程中，利用VLBI技術對人造衛星進行工程測軌還未曾有過，我國將首次實現。

射電望遠鏡可以接收發自衛星的信號。VLBI技術的神奇之處在于，即使某臺射電望遠鏡的口徑只有幾十米，但它一旦與東南西北不同方位的同類望遠鏡聯網，在測量精度和測量分辨率方面，其口徑就相當于各望遠鏡之間的地理跨度。

此次上海等四地聯網的“超級望遠鏡”，其口徑相當于4座城市的地理跨度——3000多公里，分辨率達到能看清月球上一個足球場大小的目標，測角數據相當精準。

此外，上海天文臺還參加國際合作，進行VLBI發展的大型實驗，其中今年8月，上海與澳洲、歐洲望遠鏡聯網，在三大洲間架起一座“萬公里”口徑望遠鏡，并成功進行了首次跨越洲際的實時VLBI觀測，實驗持續2個小時，得到了清晰的觀測結果。

VLBI系統的性能一個最關鍵的指標是：望遠鏡的等效口徑，其中VLBI系統的等效口徑就是物理射電望遠鏡的地理跨度。如果提升這個等效口徑，就能夠有效提升太空飛行器軌道測量精度。

發明內容

為了解決上述技術難題，考慮到地球的尺度，在地區上等效口徑的極限就是“萬公里”，本發明提出一種方法，突破地球的限制，利地球外太空的點放置射電望遠鏡，從而大幅度提升VLBI系統的“口徑”，從而實現衛星軌道的測量精度。

具體提供了一種基于VLBI的高精度太空飛行器軌道測量方法，包括具有VLBI系統的設備、信息接收端、數據處理中心，所述VLBI系統的設備將要測量的參數數據傳送至地球上的信息接收端，所述信息接收端將數據傳送至數據處理中心，進行數據的處理，其中所述設備包括多個在外太空點位置建設的射電望遠鏡，地球上點位置建設的射電望遠鏡，以及所有射電望遠鏡之間能夠信息傳送的網絡基站。

作為改進，其中外太空點位置為兩個以上點的集合記為點群，所述點群的每個點在外太空中均沿固定的軌道，所述軌道與地球、或月球、或太陽的運行軌道形成固定的相對空間位置或者沿穩定可知的軌道運行。

作為改進，其中點群的點在太空中運行軌道為地球赤道上空的圓形軌道，與地球表面距離為35786km，運行軌道的半徑為42164.167km的集合。