嫦娥三号着陆器精确定位与精度分析

曹建峰, 张宇, 胡松杰, 黄勇, 陈明

曹建峰, 张宇, 胡松杰, 黄勇, 陈明. 嫦娥三号着陆器精确定位与精度分析[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2016, 41(2): 274-278. DOI: 10.13203/j.whugis20140123
引用本文: 曹建峰, 张宇, 胡松杰, 黄勇, 陈明. 嫦娥三号着陆器精确定位与精度分析[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2016, 41(2): 274-278. DOI: 10.13203/j.whugis20140123
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CAO Jianfeng, ZHANG Yu, HU Songjie, HUANG Yong, CHEN Ming. An Analysis of Precise Positioning and Accuracy of the CE-3 Lunarlander Soft Landing[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(2): 274-278. DOI: 10.13203/j.whugis20140123
Citation: CAO Jianfeng, ZHANG Yu, HU Songjie, HUANG Yong, CHEN Ming. An Analysis of Precise Positioning and Accuracy of the CE-3 Lunarlander Soft Landing[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(2): 274-278. DOI: 10.13203/j.whugis20140123
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嫦娥三号着陆器精确定位与精度分析

  • 1.

    航天飞行动力学技术重点实验室, 北京, 100094;

  • 2.

    北京航天飞行控制中心, 北京, 100094;

  • 3.

    中国科学院上海天文台, 上海, 200030

基金项目: 国家自然科学基金(11173005, 11373013,11203003, 11303001, 61304233)。
详细信息
    作者简介:

    曹建峰,博士,工程师,主要从事航天飞行动力学研究。jfcao@foxmail.com

  • 中图分类号: P228

An Analysis of Precise Positioning and Accuracy of the CE-3 Lunarlander Soft Landing

  • 1.

    Science and Technology on Aerospace Flight Dynamics Laboratory, Beijing 100094, China;

  • 2.

    Beijing Aerospace Control Center, Beijing 100094, China;

  • 3.

    Shanghai Astronomical Observatory, Shanghai 200030, China

Funds: The National Natural Science Foundation of China, Nos. 11173005, 11373013, 11203003, 11303001, 61304233.

摘要

    摘要
  • 摘要: 嫦娥三号成功实施月球软着陆,对着陆器实施精确定位是开展科学数据分析的基本要求。本文首先描述了月球着陆器定位的精确观测建模与统计定位方法,然后使用嫦娥三号着陆器现有测量数据进行了定位计算,利用月球高程模型和光学图像数据计算位置对定位结果进行了比较。结果表明,着陆器计算位置与高程模型的高程方向差异为4.5 m,与光学图像解算的三维位置差异小于100 m。最后,基于协方差分析理论,分析了当前测量条件下的着陆器定位能力,结果表明测距数据的系统偏差是制约定位精度的主要因素,如果能消除测距系统偏差,可以实现10 m定位精度。
    Abstract: In December, 2013, the Chinese lunar lander Chang'E-3 made a soft landing on the Moon successfully. Its precision positioning is a basic requirement in the analysis of scientific data. In this paper, the modeling of the precise observation equation and the statistical positioning method are first described briefly. Second, using the limited tracking data of the lander, the statistical positioning of the lander was performed and the positioning accuracy analyzed by three different methods. The results indicate that the determined altitude of the lander was approximately 4.5 m different from the latest lunar topographical model. Compared with the lander location observed from the lunar reconnaissance orbiter camera, there is a deviation less than 100 m in the three dimensions. We subsequeently analyze the positioning ability under current tracking conditions using the covariance analysis theory. These results show that the systematic error in the ranging data was the main limiting factor that restricts lander positioning accuracy, and an accuracy of 10 m positioning solution may be obtained if this bias is removed.
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    • 参考文献(15)
  • [1] Song Min, Yuan Yunbin. Autonomous Integrated Navigation for Lunar Soft Landing[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2010, 35(9):1013-1016(宋敏, 袁运斌. 月球软着陆自主组合导航研究[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2010, 35(9):1013-1016)
    [2] Huang Y, Hu X, Li P, et al. Precise Positioning of the Chang'E-3 Lunar Lander Using a Kinematic Statistical Method[J]. Chinese Science Bulletin, 2012, 57(35):4545-5484
    [3] Tang Geshi. Science and Technology Problems in Tracking and Orbit Determination for Chang'E Probes[J]. Journal of Spacecraft TT&C Technology, 2013, 32(3):189-195(唐歌实.嫦娥探测器轨道测定中的科学与技术问题[J].飞行器测控学报,2013, 32(3):189-195)
    [4] Liu Lin, Wang Xin. An Orbital Dynamics of Lunar Probe[M]. Beijing:National Detence Industry Press 2006:23-26(刘林, 王歆. 月球探测器轨道力学[M]. 北京:国防工业出版社, 2006:23-26)
    [5] Moyer T D. Formulation for Observed and Computed Values of Deep Space Network Data Types for Navigation[M]. California:Jet Propulsion Laboratory, 2000
    [6] Folkner W M, Williams J G, Boggs D H. The Planetary and Lunar Ephemeris DE421,IOM 343R-08-003[R]. Jet Propulsion Laboratory, California, 2008
    [7] Archinal B A, A'hearn M F, Bowell E, et al. Report of the IAU Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Report of the IAU Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Elements:2009[J]. Celestial Mechanics Dynamical Astronomy, 2011,109:101-135
    [8] Li P J, Hu X G, Huang Y, et al. Orbit Determination for Chang'E-2 Lunar Probe and Evaluation of Lunar Gravity Models[J]. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 2012, 55(3):514-522
    [9] Cao Jianfeng, Hu Songjie, Huang Yong, et al. Orbit Determination and Analysis for Chang'E-2 Extended mission[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2013, 38(9):1029-1033(曹建峰,胡松杰,黄勇,等.嫦娥二号卫星日地拉格朗日L2点探测轨道定轨分析[J].武汉大学学报·信息科学版,2013, 38(9):1029-1033)
    [10] Li Jinling, Liu Li, Qiao Shubo. Positioning Analysis of Observations from X-Band Monitoring and Control System Experiments in the Chang'E-2 Project[J]. Journal of Geomatics Science and Technology, 2011, 28(2):84-87(李金岭,刘鹂,乔书波.嫦娥二号卫星X波段测控体制时延定位分析[J].测绘科学技术学报,2011, 28(2):84-87)
    [11] Li P J, Hu X G, Huang Y, et al. Orbit Determination for Chang'E-2 Lunar Probe and Evaluation of Lunar Gravity Models[J]. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 2012, 55(3):514-522
    [12] Kreslavsky M A, Head J W, Neumann G A, et al. Lunar Topographic Roughness Maps from Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) Data:Scale Dependence and Correlation with Geologic Features and Units[J]. Icarus, 2013, 226:52-66
    [13] NASA Images of Chang'E-3 Landing Site[EB/OL]. NASA/GSFC/Arizona State University. 2013[2014-01-23]. http://www.nasa.gov/content/nasa-images-of-change-3-landing-site/
    [14] Cook A C, Watters T R, Robinson M S, et al. Lunar Polar Topography Derived from Clementine Stereoimages[J]. Joumal of Geophysical Research, 2000,105:12023-12033
    [15] Tapley B D, Schutz B E, George H B. Statistical Orbit Determination[M]. California:Elsevier Academic Press, 2004
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    1. 刘春雷，张媛静，陆晨明，李亚松，李剑锋. 基于时序InSAR的九龙江河口地区地面沉降时空演变规律及成因分析. 应用海洋学学报. 2024(01): 116-125 . 百度学术
    2. 陈瑞瑞，孙颢月，朱紫若，蒋雪中，陈沈良，陈静. 黄河三角洲地面沉降研究进展与未来展望. 海岸工程. 2024(01): 1-23 . 百度学术
    3. 赵凤阳，周吕，魏玉业. 融合改进鲸鱼算法解缠的梧州市地面沉降InSAR监测. 遥感信息. 2024(01): 52-58 . 百度学术
    4. 侯永浩，张兴，李晓民，李宗仁. SBAS-InSAR技术在地质灾害调查中的应用. 北京测绘. 2024(10): 1477-1481 . 百度学术
    5. 柳新强，姜刚，刘军峰，贺国伟. PS-InSAR和SBAS-InSAR的地表沉降监测对比研究——以雄安新区为例. 工程勘察. 2023(01): 62-67 . 百度学术
    6. 曾敏，皮鹏程，赵信文，陈松，彭红霞，侯清芹，孙慧敏，薛紫萱. 基于PS-InSAR的珠江口典型填海造地区地面沉降时空特征研究. 华南地质. 2023(01): 116-126 . 百度学术
    7. 李文慧，王志伟，赵月，王翔. 基于SNAP-StaMPS方法的高速公路沿线地面沉降监测. 测绘工程. 2023(03): 36-43 . 百度学术
    8. 周定义，左小清，赵志芳，喜文飞，葛楚. 基于SBAS-InSAR和改进BP神经网络的城市地面沉降预测. 地质通报. 2023(10): 1774-1783 . 百度学术
    9. 刘泽洲，卢才武，章赛，李萌，和郑翔. 基于多阈值目标提取的时序InSAR矿区地表沉降监测研究. 中国矿业. 2022(08): 79-85 . 百度学术
    10. 王新田，刘增珉，陈建忠，梁菲，孟萌，李天鹤. 山东省地表形变InSAR监测与分析. 测绘通报. 2022(S2): 130-134 . 百度学术
    11. 邓晓景，曲国庆，张建霞，席换，王晖. 融合升降轨PS-InSAR东营市地面沉降监测. 山东理工大学学报(自然科学版). 2021(01): 10-16 . 百度学术
    12. 杨利，薛东剑，王海方，付林，张婷. 五龙沟矿区时序InSAR地表形变监测. 中国矿业. 2021(03): 107-112 . 百度学术
    13. 程琳琳，杨玉曼，李月颖，孙梦尧，王振威，焦路尧. 矿业型村镇转型期发展问题分析与策略研究：以北京市门头沟区为例. 中国矿业. 2021(03): 101-106 . 百度学术
    14. 王辉，曾琪明，焦健，陈继伟. 结合序贯平差方法监测地表形变的InSAR时序分析技术. 北京大学学报(自然科学版). 2021(02): 241-249 . 百度学术
    15. 付云霞，管勇，王晓丹，王建收，尹政，周晓雪，王青，徐美君. 大型河口三角洲地面沉降机制研究——以黄河三角洲为例. 海岸工程. 2021(02): 83-95 . 百度学术
    16. 关金环，高明亮，宫辉力. 首都国际机场区域差异性沉降原因探讨. 测绘科学. 2021(09): 67-75 . 百度学术
    17. 柴华彬，胡吉彪，耿思佳. 融合实测数据的地表沉降SBAS-InSAR监测方法. 煤炭学报. 2021(S1): 17-24 . 百度学术
    18. 程霞，张永红，邓敏，吴宏安，康永辉. Sentinel-1A卫星的黄河三角洲近期地表形变分析. 测绘科学. 2020(02): 43-51 . 百度学术
    19. 卢旺达，韩春明，岳昔娟，赵迎辉，周格仪. 基于Sentinel-1A数据的天津地区PS-InSAR地面沉降监测与分析. 遥感技术与应用. 2020(02): 416-423 . 百度学术
    20. 向淇文，潘建平，张广泽，徐正宣，张定凯，涂文丽. 基于SBAS技术的川藏铁路折多山地区地表形变监测与分析. 测绘工程. 2020(04): 48-54+59 . 百度学术
    21. 张金盈，崔靓，刘增珉，王新田，林琳，徐凤玲. 利用Sentinel-1 SAR数据及SBAS技术的大区域地表形变监测. 测绘通报. 2020(07): 125-129 . 百度学术
    22. 狄桂栓. 基于InSAR技术的黄河三角洲区域地表形变浅析. 地理空间信息. 2020(09): 106-109+8 . 百度学术
    23. 高辉，罗孝文，吴自银，阳凡林. 基于时序InSAR的珠江口大面积地面沉降监测. 海洋学研究. 2020(02): 81-87 . 百度学术
    24. 韩红花. 黄河三角洲区域地表形变监测研究. 山东国土资源. 2020(11): 69-72 . 百度学术
    25. 夏元平，陈志轩，张毅. 南昌市地面沉降InSAR监测及影响因子分析. 测绘科学. 2020(11): 115-122+129 . 百度学术
    26. 贺跃光，肖亮. 某水溶开采矿区短基线集InSAR高相干点探测. 中国锰业. 2019(01): 89-93 . 百度学术
    27. 张静，丁黄平，刘纯，谢文然，时雨. 基于InSAR技术的盘锦地区地面沉降研究. 世界地质. 2019(02): 574-580 . 百度学术
    28. 韩红超，符华年，张文峰，温浩. InSAR、水准多维沉降监测体系建设及应用研究. 测绘通报. 2019(S1): 236-241 . 百度学术
    29. 师芸，李伟轩，唐亚明，席磊，孟欣. 时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(11): 1613-1621 . 百度学术
    30. 杨帆，王道顺，张磊，张子文. 基于时序InSAR的隧道工程形变监测与分析. 测绘与空间地理信息. 2019(10): 1-4 . 百度学术
    31. 黄洁慧，谢谟文，王立伟. 基于SBAS-InSAR技术的白格滑坡形变监测研究. 人民长江. 2019(12): 101-105 . 百度学术
    32. 黄洁慧，谢谟文，王立伟. 基于差分干涉合成孔径雷达技术的米林滑坡形变监测. 科学技术与工程. 2019(25): 7-12 . 百度学术
    33. 李锁乐，吴宏安，张永红，康永辉，左振华. 包头市地面沉降高分辨率时序InSAR监测. 测绘科学. 2018(09): 76-80 . 百度学术
    34. 杨帆，张磊，张子文，赵增鹏. 利用短基线集InSAR技术监测抚顺市地面沉降. 测绘通报. 2018(03): 84-88 . 百度学术
    35. 张静，冯东向，綦巍，周雪，赵玉星. 基于SBAS-InSAR技术的盘锦地区地面沉降监测. 工程地质学报. 2018(04): 999-1007 . 百度学术
    36. 贺晓阳，赵盟，程存付. 小基线集技术在矿区地表形变监测中的应用. 河南科技. 2018(13): 97-98 . 百度学术
    37. LIU Xiao，LIU Jie，FENG Xiuli. Inversion and Prediction of Consolidation Settlement Characteristics of the Fluvial Sediments Based on Void Ratio Variation in the Northern Modern Yellow River Subaqueous Delta, China. Journal of Ocean University of China. 2018(03): 545-554 . 必应学术
    38. 李达，邓喀中，高晓雄，牛海鹏. 基于SBAS-InSAR的矿区地表沉降监测与分析. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(10): 1531-1537 . 百度学术
    39. 张炜，张伟胜，张东升，胡文敏，孙毓言，唐佳佳. 采动覆岩活动规律的“空-地”监测技术. 中国矿业大学学报. 2018(06): 1212-1223 . 百度学术
    40. 王小侣. 水电站大坝400V备自投改造研究. 河南科技. 2018(19): 90-91 . 百度学术
    41. 张磊，杨帆，李超飞，赵增鹏，张子文. 宁波地面沉降的短基线集监测与分析. 测绘科学. 2017(12): 77-82 . 百度学术
    42. 陈继伟，曾琪明，焦健，赵斌臣. Sentinel-1A卫星TOPS模式数据的SBAS时序分析方法——以黄河三角洲地区为例. 国土资源遥感. 2017(04): 82-87 . 百度学术
    43. 王萍. 沉降观测技术在高层建筑施工中的应用. 建材与装饰. 2017(35): 19-20 . 百度学术
    44. 史秀保，徐宁，温浩，李春进. 一种小基线地表形变监测精度评价方法. 测绘通报. 2016(08): 70-73+91 . 百度学术
    45. 于丹，杨子玉，庄岩，于均园. 时序分析法在沈阳地铁二号线变形预测的应用. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2016(03): 453-458 . 百度学术
    46. 王霖郁，李辉. 一种枝切法和质量图相结合的InSAR相位解缠算法. 应用科技. 2016(05): 49-53 . 百度学术

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