嫦娥三号月球探测器软着陆轨迹与定位策略

"嫦娥三号软着陆精准定位技术是月球探测中的关键环节，采用B样条函数逼近方法确定动力下降轨迹，结合甚长基线干涉测量（VLBI）数据提高定位精度。该方法在处理频繁机动的悬停避障阶段具有优势，实测数据显示着陆器最终位置与计算值相差不超过200米。" 嫦娥三号是中国实施的月球探测项目中的一个重要任务，其中的软着陆技术对于整个探测任务的成功至关重要。软着陆是指探测器在月球表面降落时，通过精确控制其下降速度和姿态，以避免撞击造成的损坏。在嫦娥三号的动力落月段，即探测器从月球轨道下降到月表的过程中，采用了独特的轨迹确定策略。 针对这一阶段的特殊性，科研人员提出了一种基于B样条函数逼近的方法来确定软着陆轨迹。B样条函数是一种数学工具，能够灵活地逼近复杂曲线，尤其适用于处理不规则或频繁机动的轨迹。在嫦娥三号的动力下降过程中，由于需要在接近月面时进行悬停和避障操作，轨迹变化频繁，B样条函数的这一特性使其成为理想的轨迹确定手段。仿真结果显示，B样条函数在平滑弧段的计算效果略优于多项式拟合法，而在频繁机动阶段则显示出明显优势。 为了进一步提升着陆轨迹的确定精度，研究中还结合了甚长基线干涉测量技术（VLBI）。VLBI是一种高精度的远程定位技术，通过多个地面站同时观测探测器，实现对探测器位置的精确测定。分析表明，当没有系统误差时，加入VLBI数据后的联合定位精度可以达到优于50纳米的水平。 此外，研究还探讨了三向测量系统在定位中的作用，即通过三个不同方向上的信号测量来提高定位的准确性和稳定性，这对于嫦娥三号任务提供了重要的参考依据。最后，通过对实际测量数据的处理，发现动力落月段末点位置与计算值之间的差异小于200米，验证了所采用方法的有效性。 嫦娥三号软着陆的精准定位技术结合了B样条函数的轨迹确定策略和VLBI的高精度定位，成功实现了探测器的平稳降落，为后续的月球探测任务提供了宝贵的经验和技术支持。