VLBI技术有极高的角分辨率,其在人造天体定位与测轨中可以与测距测速类技术形成很好互补。VLBI对人造天体的观测和对河外射电源的观测有很多重要区别,后者体现在宽频带、双频、多目标、平面波传输、观测资料众多和事后相关处理,而前者通常是窄频或单频信号、观测目标单一、球面波传输,尤其在巡航阶段要求观测资料实时处理。河外射电源观测中,采用双频技术很好地消除了电离层效应,众多观测量确保了对中性大气天顶延迟和测站钟差等误差因素可作参数化处理,而这些技术和资料处理方式却不能简单移植到人造天体的VLBI观测和资料处理之中,只能借助于理论研究和实测分析,设法将众多误差因素先行扣除。对扣除方法的研究和扣除效果的分析,构成了本申请项目的主要研究内容,也是VLBI技术应用于人造天体定位测轨的关键环节之一。本申请项目直接服务于我国探月工程和今后的深空探测计划,因而具有重要意义。
本项目面对我国嫦娥一期工程VLBI技术应用的现实需求,通过对一些关键问题的研究,在人造天体VLBI观测资料处理和数据分析中给出针对性的解决方案,使其能够应用到探月工程和未来的VLBI人造天体观测与数据分析中。在传播介质误差修正方面,结合探月工程VLBI技术应用特点,提出基于不同的工程应用精度水平,采用不同修正精度的中性大气与电离层影响改正模型的解决方案;为解决利用射电源观测实现嫦娥卫星的观测仪器系统误差及钟差的修正,我们提出了带通曲线拟合这一概念来实现带通非线性行为引起的系统差的修正;在射电源进行宽带观测而卫星有效信号为窄带的情况下,我们提出了通过提高相关处理的频谱分辨率方法来减小由于卫星的频谱结构引起的测量误差;在对站网分布对卫星定位测轨影响的研究中,我们基于国内探月VLBI测量网的模拟数据和实际观测实验数据的分析研究,提出了通过附加USB测距数据约束实现卫星的实时三维定位方法。基于本项目的研究结果,实现了两个大型嫦娥一期工程VLBI数据处理软件子系统相关后处理软件系统和测角归算软件系统。这两个软件在确保我国嫦娥一期工程圆满完成方面发挥了重要作用。