地月空间探测器星间链路定轨能力分析

曹建峰; 满海钧; 王文彬; 王俊魁; 刘山洪; 鞠冰; 张宇

doi:10.13203/j.whugis20230007

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地月空间探测器星间链路定轨能力分析

大地测量学与测量工程 | 更新时间：2026-11-05

- 地月空间探测器星间链路定轨能力分析
- Analysis of Orbit Determination Capability for Cislunar Space Probes Using ISL Data
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第4期页码：637-646
- 作者机构：
  
  1.北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术重点实验室，北京，100094
  2.中国科学院空间应用工程与技术中心，北京，100094
  3.航天系统部，北京，100094
- 作者简介：
  
  曹建峰，副研究员，主要从事航天器精密定轨及其科学应用研究。jfcao@foxmail.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(11973015);中国科学院战略性先导科技专项(XDA30010300)
- DOI：10.13203/j.whugis20230007
  中图分类号： P228
- 收稿：2023-01-05，
  
  纸质出版：2025-04-05
- 稿件说明：
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曹建峰,满海钧,王文彬，等.地月空间探测器星间链路定轨能力分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):637-646.

CAO Jianfeng,MAN Haijun,WANG Wenbin,et al.Analysis of Orbit Determination Capability for Cislunar Space Probes Using ISL Data[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):637-646.
曹建峰,满海钧,王文彬，等.地月空间探测器星间链路定轨能力分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):637-646. DOI：10.13203/j.whugis20230007

CAO Jianfeng,MAN Haijun,WANG Wenbin,et al.Analysis of Orbit Determination Capability for Cislunar Space Probes Using ISL Data[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):637-646. DOI：10.13203/j.whugis20230007

摘要

针对地月空间星间链路的应用需求，建立了双向单程测量的观测模型，在广义相对论参考框架下实现了求和组合算法。以地月空间远距离逆行轨道（distant retrograde orbit

DRO)探索任务为背景，开展利用星间链路测量的多探测器联合定轨能力分析。结果表明，星间链路测量具备独立支持轨道计算的能力，在仅有DRO卫星与共振轨道卫星星间链路时，需要10 d以上弧段来获取优于百米的绝对轨道精度，近地轨道（low Earth orbit

LEO）卫星的加入使得观测弧段缩短至5 d；如果融合使用LEO卫星自定位数据，观测弧段可进一步缩短至1 d。分析还表明，星间链路测量系统差的解算是制约定轨收敛的重要因素，因此在预处理阶段有必要完成设备延迟、钟差、传播介质等引入的系统性误差的标校。

Abstract

Objectives

The study aims to analyze the orbit determination capability of spacecraft in cislunar space through the utilization of inter-satellite measurement data. The objective is to elucidate how these measurement data can enhance the precision of orbit determination.

Methods

According to the application requirements of cislunar space inter satellite link

the observation model of dual-one-way measurement is established

and the algorithm for the sum combination is implemented in the realm of the general relativity. The cislunar distant retrograde orbit (DRO) exploration (CDROE) mission will utilize inter-satellites radiometric link among a low Earth orbit (LEO) satellite

a DRO satellite and a resonant orbit (RO) satellite. The joint orbit determination capability using inter satellite link measurement is analyzed.

Results

The results show that more than 10 d of tracking data is needed to obtain an orbit better than 100 m using only inter satellite link (ISL) between DRO and RO

and additional ISL data with LEO can shorten the tracking arc to 5 d. If the positioning data of LEO can be utilized

only 1 d data is needed.

Conclusions

The solution of systematic error is an important factor restricting the orbit determination convergence

so the calibration of systematic errors introduced by equipment delay

clock error

propagation medium

etc. is necessary.

关键词

Keywords

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