月球探测器在转移轨道上的轨道动力学模型应包括哪些要点.docx

1. 月球探测器在转移轨道上的轨道动力学模型应包括哪些要点，其表达式一般在哪个坐标系下，如何获取某一时刻的月球、太阳坐标？该力学模型包括：地球中心引力，月球中心引力；地球形状摄动，月球形状摄动；大气阻力；太阳引力摄动，太阳辐射压摄动。其表达式一般在地心黄道坐标系月球和太阳坐标为已知的时间函数，可以由星历表求得。2. 根据图五所示，推导VLBI精密单点定位观测方程（S的表达式）设在某选定的坐标系中的时刻t0某波从波源S出发，分别在时刻t1,t2被测站O1,O2接收，对应的测站至月球探测器(波源)矢量分别为S1，S2。设E为时刻t0地心位置，此时测站的地心矢量分别为R1，R2，Re为地心至月球探测器矢量。则有：对于VLBI测量，观测时延T可表示为：其中,t是几何时延，就是假定在真空情况下，光线经过光程S2和S1的时间差。几何时延直接和探测器的站心坐标矢量建立几何关系。是由多种原因引起的附加时延总和。 如果能用一定的物理模型计算出附加时延差的采用值 ，则可以由式给出几何时延的观测值t ，并建立如下方程： 两站心坐标矢量的模为：于是式即是VLBI用于探测器观测的基本几何关系式。方程左端是经过附加时延改正后的几何光程差的观测值，右端是探测器在光子发射时刻的地心赤道坐标以及两台站在接收时刻的地心赤道坐标的函数。台站坐标已知，探测器坐标是待定值。假定在n条基线上，同时观测到探测器在时刻发出的光子，每条基线都可给出形如下式的观测方程。如果有三条以上基线同时观测得到的独立的误差方程，即可解出探测器的位置坐标，这就是地面VLBI单点定位的基本原理。3. 试根据图6简述狭缝式太阳敏感器的原理，写出太阳光线与自旋轴之间夹角的表达式狭缝1位于探测器的某一子午面内，狭缝2位于与子午面成i角的一个倾斜平面内，为了信号处理方便，将此倾斜平面绕自转轴反转过角0 。（称为预置角）。4. 简要论述月球探测器信息融合滤波的必要性和优点这种基于信息融合滤波的自主导航新方法，可以获得较高的定位精度，提供准确的位置、速度信息。信息分配因子与子系统的误差矩阵相结合的方法可以大大提高组合系统的可靠性。5. 论述脉冲时间转换和比对过程设t为测站观测到的TOA值，脉冲星脉冲到达太阳系质心的时间为tb，tb为太阳系质心力学时，则我们可利用下式将t转换到太阳系质心，有：利用上式将脉冲到达时间TOA转换到太阳系质心后，脉冲星在t（太阳系质心力学时TDB）时刻的自转相位，即相对于太阳系质心的相位可表示为利用上述两式，对测站的计时观测得到的TOA资料进行拟合，最终得到脉冲星的自转参数和天体测量参数，一般拟合时间跨度为23年。由这些精确确定的参数，我们利用上式即可建立该脉冲星的自转模型，即脉冲星时钟模型。由脉冲星时钟模型可以获得脉冲信号到达 SSB 的时间为其中，arg是取幅角函数；从而可以利用脉冲星时钟模型准确预报脉冲星脉冲到达太阳系质心SSB处的时间。6. 试写出Ss和S1的表达式以及二者之间的关系图中，Os-XsYsZs为太阳敏感器坐标系，其中Os是小孔所在位置，Oc-XcYcZc为像平面坐标系，(x,y)为像点坐标（光斑中心），(s,s) 为太阳的方位角和仰角，d为小孔距离敏感面的垂直高度。 从而由上式可以推出太阳在敏感器坐标系中的矢量Ss。为已知太阳在天球坐标系O-XYZ下的赤经和赤纬，则太阳在惯性坐标系下的单位矢量SI可以表示为：SI和SS的关系为SS=AsAbAoSI 式中: As太阳敏感器在探测器本体坐标系中的安装矩阵；Ab探测器本体坐标系在轨道坐标系中的姿态矩阵；Ao探测器轨道坐标系到惯性坐标系的转移矩阵，可根据轨道参数获得。7. 简要论述信息融合滤波方法的优点进行信息融合得到的组合导航系统可以优势互补、精度较高、可靠性较强8. 简述航天器纯天文几何解析方法自主导航的基本原理，其优点和缺点是什么由于天体在惯性空间中任意时刻的位置是可以确定的，因此通过航天器观测得到的天体方位信息，就可以确定航天器在该时刻姿态信息。例如通过对三颗或三颗以上恒星的观测数据就可确定航天器在惯性空间中的姿态。但是要确定航天器在空间中的位置，则还需要位置已知的近天体的观测数据。举例来说，在航天器上观测到的两颗恒星之间的夹角不会随航天器位置的改变而变化，而一颗恒星和一颗行星中心之间的夹角则会随航天器位置的改变而改变，该角度的变化才能够表示位置的变化。纯天文几何解析方法的缺点是不能直接获得探测器的速度信息，且位置信息的精度随量测噪声的变化起伏较大对于探测较远星球的深空探测器来说，途中往往需要多次变轨及借力飞行，其轨道参数变化较大。如使用滤波方法，则每次变轨时都需对轨道动力学方程进行相应的调整。此时，可采用深空探测器纯天文几何解析定位方法。纯天文几何解析方法根据深空探测器与天体间的几何关系，通过求解方程组获得深空探测器的位置信息。9. MANS自主导航系统包括哪些敏感器？可以获得哪些测量信息？该系统有哪些显著特点？MANS自主导航系统包括双圆锥扫描式红外地球敏感器，两个扇形扫描式日、月敏感器利用MANS自主导航敏感器扫描一圈可以得到七个独立的观测量：1. 太阳方向矢量(两个分量)，2. 月球方向矢量(两个分量)，3. 地球的地心方向矢量(两个分量)4. 航天器到地心的距离。基于一个导航敏感器的测量值即可以完成自主导航和三轴姿态确定的任务，可以应用于中低轨道卫星和同步轨道卫星；导航敏感器由通常的单圆锥扫描式