一种对深空探测器信标信号的无源定位方法

摘要

针对返回式深空探测器着陆回收过程中,使用测控网络、搜救卫星网络和区域定位网络时的信息不足之处,提出增加基于长基线时差体制无源定位信息的方法。根据返回式深空探测器信标的正弦调制包络特性,采用改进的双谱线算法对高精度频率进行估计,使用离散时间傅立叶变换算法进行初相和到达时间估计,并对信标信号时差测量精度进行了仿真。根据时差定位系统误差分布模型和信标信号时差测量精度,对信标信号时差定位精度分布进行了仿真,结果表明在100 km半径范围内定位误差均小于1 km。使用四方形布站方式,对深空探测器的返回器进行定位和动态跟踪模拟,结果表明距离误差优于1 km,方位误差优于1''。在多站时差无源定位方法的基础上,提出利用多普勒频差信息进一步实现对目标二维速度信息估计。针对高动态小目标、大着陆范围的返回式深空探测器解决了低空探测难题,实现了无缝隙无源探测定位,显著提升了着陆预报精度,为后续深空探测活动及任务规划奠定了技术基础。