VLBI相位参考技术应用于我国深空探测的研究

对深空探测飞行器空间位置的精密测量不仅有工程测控的导航需求，也是完成探测目标天体的应用研究任务的必要保障。本项目拟开展在射电天文研究领域广泛采用的相位参考技术应用于我国的深空探测中的研究。VLBI相位参考技术应用于射电天文、天物研究是一种成熟技术。但将其应用到空间探测飞行器的观测中却不是可以直接照搬的，特别是在我国还从未做过。其中的差异是明显的。首先二者追求的目标不同，射电天文追求测量的极限精度，而在空间探测中追求的工程目标和应用目标是既定的，即有明确的指标要求。这决定了相位参考观测成立的条件二者有区别；其次，空间探测中的观测目标本身有明显的运动，并且一般是太阳系内的近距目标。第三，自然源和飞行器信号特性不同，由此引起的误差效应也不同。本项目通过对该应用方法所涉及的测量模型与误差源分析与修正策略的研究，提出满足不同深空探测测量精度需求的相位参考测量的解决方案。

基于基金拟定研究计划，对影响深空探测VLBI测量精度的因素开展了研究工作。（1）利用我国探月工程CE-1、CE-2的全部 VLBI对河外射电源测量数据，研究了射电源――卫星不同观测切换时间对卫星VLBI时延观测量的修正效果，初步分析表明采用插值法修正比采用外推法修正的精度要好五倍以上，两种方法的修正精度都随着切换观测时间的延长而变差，最坏情况下，10分钟切换的修正效果比1分钟修正效果要差10倍。（2）利用国际VLBI数据对地球自转参数ΔUT1的快速测量数据进行了处理分析，该数据在深空探测VLBI数据分析处理中作为先验数据采用。分析表明ΔUT1的快速测量结果在不同观测时间段、不同测量网络之间存在最大几十个微秒的系统性差异，该差异可以通过与IERS的常规ΔUT1序列的比较标定。（3）对最新河外射电源参考架ICRF2开展了深入研究，并利用全球VLBI观测资料首次实现了对太阳系长期加速度的直接估计，该参数对目前的ICRF2进行长期光行差效应改正有重要意义。太阳系的长期光行差效应将引起河外射电源位置的长期变化，几十年的影响可达数百个微角秒的影响。（4）对我国深空探测VLBI测量网的系统误差因素开展了研究。对台站设备系统的时延相位变化进行了分析研究，结果表明我国VLBI台站设备的随机相位起伏好于0.5度，利用pcal信号测量的设备系统时延精度可以达到0.5ns；利用两周以上的台站GPS时钟比对结果拟合的台站钟速与利用小时水平的射电源观测得到的台站钟速的结果进行了比较分析，表明利用短时射电源观测得到的台站钟速与长期GPS时钟比对结果没有显著的系统性偏离；研究了不同积分时间对射电源相位误差的影响，表明对于给定的校准射电源，至少需要10分钟积分，相位精度可以好于1度。（5）利用相位参考技术原理开展了CE-2卫星ΔDOR的观测处理工作，实现了最好0.1ns的卫星时延测量精度，平均测量精度好于1ns水平。