[发明专利]航天探测器交会对接及分离状态的监视方法

说明书

本发明涉及一种航天探测器交会对接及分离状态的监视方法，包括步骤：a.获取多个航天探测器之间同波束干涉测量差分相时延；b.求导各航天探测器之间的差分相时延，获取各航天探测器之间的差分相时延的一阶导数和二阶导数；c.根据所述差分相时延及所述一阶导数和所述二阶导数确定航天探测器的状态。根据本发明的上述航天探测器交会对接及分离状态的监视方法，利用多个探测器同波束干涉测量的数据，监视两个探测器状态变化信息，实现对月球及深空探测器交会对接及分离过程进行状态监视。这种方法实时性好，状态监视可靠性高，可以作为遥测数据状态监视的备份。

技术领域

本发明涉及航天器测控领域，尤其涉及一种航天探测器交会对接及分离状态的监视方法。

背景技术

在我国探月工程后续任务中，将采用一次发射将多个探测器送入环月轨道实现月球样品的采集，组合探测器将在月球轨道分离，同时多个探测器将在月球轨道上交会对接。后续的火星探测任务中，采用一次发射实现火星的环绕探测和巡视探测，在环火轨道上轨道器与着陆器需成功进行分离。因此，对于探测器对接及分离状态的监视在后续的月球及深空探测任务中将发挥越来越重要的作用，如何准确可靠判断探测器的分离状态对于任务成功具有重要作用。

目前，对于探测器交会对接及分离状态仅仅依靠探测器下行遥测发送状态信号数据进行判断，缺乏有效的备份。若利用传统的外测数据定轨再进行确定相对状态时，定轨的需要长时间的数据累计且定轨精度较差，不能满足分离监视的精度及实时性要求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种航天探测器交会对接及分离状态的监视方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种航天探测器交会对接及分离状态的监视方法，包括以下步骤：

a.获取多个航天探测器之间同波束干涉测量差分相时延；

b.求导各航天探测器之间的差分相时延，获取各航天探测器之间的差分相时延的一阶导数和二阶导数；

c.根据所述差分相时延及所述一阶导数和所述二阶导数确定航天探测器的状态。

根据本发明的一个方面，所述同波束干涉测量差分相时延可表示为：τ＝(Φ_A-Φ_B)/[2π(fA-fB)]，其中，A和B表示两个航天探测器，f_A和f_B分别为航天器A和B下行无线电信号频率，Φ_A和Φ_B为航天器A和B的相位。

根据本发明的一个方面，在所述c步骤中，绘制所述差分相时延及所述一阶导数和所述二阶导数随时间变化的曲线，根据所述曲线确定航天探测器的状态变化。

根据本发明的一个方面，根据所述曲线确定航天探测器的状态变化，包括：

1)判断差分相时延是否存在转折点，转折点的位置对应交会对接状态变化；

2)判断差分相时延一阶变化率是否存在突跳，突跳点的位置对应交会对接状态变化；

3)判断差分相时延二阶变化率是否存在脉冲，脉冲点的位置对应交会对接状态变化。

根据本发明的航天探测器交会对接及分离状态的监视方法，可以实时监视交会对接及分离过程。同波束干涉测量技术实时性较好，地面相关处理提取差分相关相位的时间延迟小于60s，后续的时延及时延率的提取可以实时进行，总的时延延迟优于60s。

根据本发明的航天探测器交会对接及分离状态的监视方法，可以精确监视交会对接及分离过程中探测器的状态。同波束干涉测量技术的测量精度非常的高，时延的测量精度优于10ps量级，时延率测量精度优于1ps/s。

根据本发明的航天探测器交会对接及分离状态的监视方法，实现了交会对接及分离过程中状态监视的备份，为保障任务安全提供了可靠的备份手段。