月面巡视探测器时空关系确定技术研究

论文摘要

在我国月球探测二期工程中,将发射自主研制的月球软着陆器和月面巡视探测器。由于地球、月球、太阳和探测器的运动关系复杂,正确确定出它们之间在时空上的相互关系,对于地面测控和探测器运动都具有重要意义。本文首先介绍了国内外主要深空测控网的分布和月球探测器的基本情况,进而引出了所要研究的主要内容。接着从太阳、地球、月球和探测器的基本运动关系入手,探讨了地球和月球运动的基本特点,描述了日食、月食和日凌等天文现象以及它们可能对地面测控和探测器运动所产生的影响。随后给出了探测器的时空关系确定方法,包括：地面测控站测控性能、车载天线对地定向和探测器航向角确定等内容。最后通过仿真试验,在假设的探测器运动路线、姿态和时间的基础上,给出月食和日凌出现的时间、地面测控站的选择和跟踪性能、车载天线对地定向角度、探测器航向角确定分析方法。文中也探讨了对探测器着陆时间和地点选择的一些约束条件,为我国未来月面探测任务提供借鉴。最后对本文的主要内容进行了总结,并提出了在课题研究过程中产生的一些想法和对未来深入研究的展望,以期为进一步研究提供借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外深空测控网简介
• 1.3 国外月球探测器简介
• 1.4 深空测控通信的关键技术
• 1.5 本文内容和结构
• 第二章 日、地、月的运动
• 2.1 坐标和时间系统
• 2.2 月球的运动
• 2.3 地球的运动
• 2.4 JPL星历及其使用方法
• 2.5 日食、月食和日凌
• 2.6 本章小结
• 第三章 地面测控站与探测器时空关系确定方法
• 3.1 地面站的跟踪测控
• 3.2 探测器车载天线对地跟踪
• 3.3 探测器航向角确定
• 3.4 本章小结
• 第四章 仿真与验证
• 4.1 仿真条件
• 4.2 月食和日凌
• 4.3 地面测控站跟踪性能
• 4.4 探测器车载天线对地跟踪
• 4.5 探测器航向角确定
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 研究展望
• 附录A 解析法计算太阳位置
• 附录B Apollo系列月球探测器着陆位置
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果