深空探测高速多目标VLBI条纹搜索技术研究

Due to the deep space probe orbit maneuver and the system error, the forecast value of the VLBI correatlion model can have quite large error. The probe signal is Doppler shifted so that the correlation data cannot be integrated for a long time to achieve the higher SNR. Moreover, with the increase of number of ground tracking stations, space probes, and correlation channels, the amount of calculation is also increased in the fringe searching. The proposed project aims to develope multi-target VLBI fringe searching technology in nearly real time. Firstly, a priori model is used to run fringe rotation and phase compensation with respect to the Earth center. Secondly, The method of phase structure is applied to solve for the high precision of doppler frequency. Finally, the least square method is performed to generate a polynomial model for the input of the correlator model.This project can enrich the fringe search methods in theory, and the specific parallel algorithm design scheme in the application level. Through the analysis of the algorithm,   the GPU computing unit is used to improve search speed.The results of the study is helpful to enhance the differential VLBI technique for the determination of deep space probe rail capacity, in China's lunar exploration project "chang e" 5 tasks and applied in Mars exploration.

由于深空探测器轨道机动，以及VLBI观测系统存在误差等原因，模型的预报值会出现较大误差。探测器转发上行信号所引起的多普勒，导致处理机无法长时间积分获得高精度的条纹。同时随着国内外观测台站数目增加、观测目标增多、观测带宽和通道增大，直接带来条纹搜索计算量的增加。为此本项目围绕着深空探测高速多目标VLBI条纹搜索技术展开研究。首先使用先验模型对原始信号进行条纹旋转补偿到地心；然后相位构造的方法相关求解高精度的多普勒频率；最后使用最小二乘法计算生成多项式模型供处理机使用。本项目在理论层面可以充实条纹搜索的技术方法，在应用层面设计具体并行算法方案，并通过算法分析采用GPU计算单元提高搜索速度。该研究成果有助于增强差分VLBI技术对深空探测器的测定轨能力，在我国探月工程“嫦娥5号”任务和火星探测任务中得到应用。

由于深空探测器轨道机动，以及VLBI观测系统存在误差等原因，模型的预报值会出.现较大误差。探测器转发上行信号所引起的多普勒，导致处理机无法长时间积分获.得高精度的条纹。同时随着国内外观测台站数目增加、观测目标增多、观测带宽和.通道增大，直接带来条纹搜索计算量的增加。为此本项目围绕着深空探测高速多目.标VLBI条纹搜索技术展开研究。首先使用先验模型对原始信号进行条纹旋转补偿到.地心；然后相位构造的方法相关求解高精度的多普勒频率；最后使用最小二乘法计.算生成多项式模型供处理机使用。本项目在理论层面可以充实条纹搜索的技术方法，.在应用层面设计具体并行算法方案，并通过算法分析采用GPU计算单元提高搜索速.度。该研究成果有助于增强差分VLBI技术对深空探测器的测定轨能力，在我国探月.工程“嫦娥5号”任务和火星探测任务中得到应用。