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月幔底部黏弹性结构研究现状

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第3期54卷 19-29页

作者：肖驰叶茂李斐鄢建国 Yuji Harada 郝卫峰邓青云中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站武汉430071 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 武汉大学中国南极测绘研究中心武汉430079 澳门科技大学创新工程学院中国澳门999078

长期以来,月球幔层底部是否存在一个部分熔融的S波衰减层一直存在着争议.针对这一争议,本文首先回顾了国内外对月幔底部黏弹性结构的研究成果,梳理总结了争议的提出和发展历程,接着分析这一争议产生的主要原因.本文认为,虽然越来越多的... 详细信息

长期以来,月球幔层底部是否存在一个部分熔融的S波衰减层一直存在着争议.针对这一争议,本文首先回顾了国内外对月幔底部黏弹性结构的研究成果,梳理总结了争议的提出和发展历程,接着分析这一争议产生的主要原因.本文认为,虽然越来越多的研究支持月幔底部存在一个部分熔融的低黏性、低S波波速的转换层,但目前仍缺乏决定性的证据作为支撑.因此,本文进一步讨论了现有研究存在的不足,对未来研究方向进行了展望.

关键词：月球固体潮潮汐勒夫数黏弹性模型内部结构

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小行星光学定轨软件研制和数据处理分析

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第2期48卷 277-284页

作者：王波刘路鄢建国高梧桐武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

结合中国航天局2019-04-19拟定的第1个小行星探测任务规划,针对任务目标之一的主带彗星133P/ElstPizarro(7968)自主研制了小行星光学定轨软件。使用1979-07-24—2019-10-28发布的133P/Elst-Pizarro地面光学观测数据进行精密定轨,与国际... 详细信息

结合中国航天局2019-04-19拟定的第1个小行星探测任务规划,针对任务目标之一的主带彗星133P/ElstPizarro(7968)自主研制了小行星光学定轨软件。使用1979-07-24—2019-10-28发布的133P/Elst-Pizarro地面光学观测数据进行精密定轨,与国际知名小行星光学定轨软件OrbFit进行对比分析。对比发现,解算结果残差分布一致,两软件生成的残差均方根的差值小于0.01″,定轨的内符合精度相互吻合。该结果初步表明,自主研制的小行星光学定轨程序可靠。在此基础上,对133P/Elst-Pizarro开展光学数据仿真定轨分析,研究地面光学数据的定轨精度。结果表明,模拟中国云南站和智利站每月一次联测,在只考虑观测噪声影响的情况下,添加接近目前实际观测水平的高斯白噪声,使用20 a光学观测资料定轨,小行星光学定轨精度在50 km量级。同时验证,增加观测数据或降低观测噪声均可有效提高小行星光学定轨精度。

关键词：主带彗星133P/Elst-Pizarro 光学定轨仿真分析精度分析

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小行星探测器轨道计算的动力学研究

中国空间科学技术 2023年

作者：王宏鄢建国樊敏李海涛武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室北京跟踪与通信技术研究所

针对我国即将开展的小行星探测活动中面临的轨道计算动力学问题进行研究。分析了小行星探测器轨道计算的需求，并对小行星轨道计算中涉及的时空参考系进行了描述，然后对轨道计算所需考虑的动力学模型进行了讨论，并给出了各类摄动加速... 详细信息

针对我国即将开展的小行星探测活动中面临的轨道计算动力学问题进行研究。分析了小行星探测器轨道计算的需求，并对小行星轨道计算中涉及的时空参考系进行了描述，然后对轨道计算所需考虑的动力学模型进行了讨论，并给出了各类摄动加速度的计算公式，最大的是太阳引力加速度约为10-6km/s2，最小的是小行星本体摄动加速度，约为10-12～10-13km/s2。利用欧空局Rosetta探测器的实测数据对动力模型精度进行了验证，结果表明四天弧段位置互差约46.5m、速度互差约0.44 mm/s，动力学模型精度可靠，以上研究可以为我国小行星探测活动轨道计算提供参考。

关键词：小行星探测时空参考系轨道计算动力学模型引力场轨道摄动

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小天体探测任务及形状建模综述

地球物理学进展 2022年第1期37卷 142-151页

作者：钟佳耿鄢建国李明武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430070

小天体形状建模对小天体探测具有重要的工程和科学意义.精细的地形模型是进行小天体着陆和采样返回的前提条件,同样也是进行小天体形貌分析和地质特征及成因探讨的基础数据.本文首先回顾了过去十几年中主要的小天体探测任务,对其相关的... 详细信息

小天体形状建模对小天体探测具有重要的工程和科学意义.精细的地形模型是进行小天体着陆和采样返回的前提条件,同样也是进行小天体形貌分析和地质特征及成因探讨的基础数据.本文首先回顾了过去十几年中主要的小天体探测任务,对其相关的小天体三维表面模型重建工作进行介绍,在此基础上对主流的重建方法进行总结、分析,讨论了各种方法的局限性,提出未来可能的研究方向.这一工作将为我国小天体探测任务的地形三维建模提供重要参考.

关键词：小天体深空探测三维表面模型重建

彗星311P天基-地基光学联合定轨及精度分析

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武汉大学学报(信息科学版) 2023年

作者：杨婉羚高梧桐刘路王波鄢建国武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

我国计划于2034年左右对彗星311P/PANSTARRS(311P/PANSTARRS，原名P/2013 P5)进行近距离探测，获取其精密轨道是保证任务成功的前提。本文以我国小天体探测任务为背景，采用武汉大学行星射电科学团队自主研发的小天体精密定轨软件SPOT(S... 详细信息

我国计划于2034年左右对彗星311P/PANSTARRS(311P/PANSTARRS，原名P/2013 P5)进行近距离探测，获取其精密轨道是保证任务成功的前提。本文以我国小天体探测任务为背景，采用武汉大学行星射电科学团队自主研发的小天体精密定轨软件SPOT(Small Body Precise Orbit Determination Toolkit)，利用2005年10月17日至2021年01月18日发布的地基天基望远镜光学观测数据，对彗星311P进行了精密轨道确定的研究。SPOT解算的彗星311P三维位置与速度不确定度分别为约130 km和5.034 × 10-3m/s，与国际知名小行星定轨软件OrbFit解算的彗星311P的三维位置和速度不确定度(135.8 km和5.270 × 10-3m/s)近乎一致。这一实验结果验证了SPOT软件光学定轨模块的可靠性，同时也指出了当前彗星311P轨道位置不确定度在百公里量级。此外，分析了轨道确定中所用力学模型对解算结果的影响，结果表明：当前311P轨道确定过程中可以忽略16个大主带小行星的引力摄动、广义相对论摄动以及太阳光压摄动。最后，探讨了任务之前潜在的地基光学观测对彗星311P轨道确定的贡献，发现潜在的地基光学观测可以降低彗星311P的轨道不确定度，但是在任务开始时轨道位置不确定度依然高达几十公里。

关键词： SPOT 主带彗星311P/PANSTARRS 小天体光学数据精密定轨

基于地形精化的金星重力场模型VGM2013

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地球物理学报 2014年第8期57卷 2484-2494页

作者：徐璐媛李斐鄢建国武汉大学中国南极测绘研究中心武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

高精度金星重力场的获取,是金星探测的重要内容.本文利用最新的金星地形和重力模型,通过高通滤波后的残差地形（RTM）并在考虑均衡改正的情况下改进了重力的短波成分,最终提出了一个新的金星重力模型VGM2013,该模型赤道分辨率达10 km量... 详细信息

高精度金星重力场的获取,是金星探测的重要内容.本文利用最新的金星地形和重力模型,通过高通滤波后的残差地形（RTM）并在考虑均衡改正的情况下改进了重力的短波成分,最终提出了一个新的金星重力模型VGM2013,该模型赤道分辨率达10 km量级,大大高于现有的金星重力场模型,最终结果是金星表面重力加速度和重力扰动.研究中同时发现金星在Airy-Heiskanen均衡模型下的全球最优补偿深度为30 km,金星地壳的密度可能小于当前认为的2700-2900 k·m.VGM2013模型的结果可为将来的金星探测器定轨和着陆导航提供参考,作为重力计算的先验模型.但由于该模型没有包含短波重力观测信息,不建议直接用于更小尺度的地质和地球物理解释.

关键词：金星重力场精化残差地形模型(RTM) 均衡补偿 VGM2013

天问一号拓展任务对火星低阶重力场解算的潜在贡献分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第1期48卷 58-64页

作者：刘山洪鄢建国杨轩叶茂郭茜王波李斐武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094 北京航天飞行控制中心北京100094 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室河北石家庄050081

天问一号是中国首次独立开展的行星际探测任务,实现了对火星的环绕、着陆、巡视探测。天问一号正常科学任务阶段环绕以极轨设计为主,与历史火星任务类似,对当前火星重力场模型精度改进有限,因此其拓展任务轨道选取至关重要。通过对极轨... 详细信息

天问一号是中国首次独立开展的行星际探测任务,实现了对火星的环绕、着陆、巡视探测。天问一号正常科学任务阶段环绕以极轨设计为主,与历史火星任务类似,对当前火星重力场模型精度改进有限,因此其拓展任务轨道选取至关重要。通过对极轨圆轨道和近赤道大偏心率轨道进行仿真模拟,分析两种典型轨道构型对现有火星重力场模型改进的可能性,基于不同误差考量仿真解算了对应6个重力场模型。借助重力场功率谱分析,发现在测量噪声为0.1 mm/s的情况下,不论采用极轨还是近赤道轨道,一个月的跟踪数据均可较好地反演出42阶次的火星重力场模型;考虑综合误差影响之后,发现两种轨道对于重力场解算精度类似,其中实施近赤道大偏心率轨道对35阶次以上约束略强。

关键词：火星重力场 GGM-3 功率谱天问一号

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GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第7期47卷 1122-1132页

作者：刘路郭金运周茂盛鄢建国纪兵赵春梅武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 海军工程大学导航工程系湖北武汉430033 北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站北京100830

为了对多个全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯卫星导... 详细信息

为了对多个全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system,GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,Galileo)、北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)、准天顶卫星系统(quasi⁃zenith satellite system,QZSS)等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明:5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力(full operational capability,FOC)卫星的大量发射及运行,其广播星历轨道、钟差精度大幅度变好,切向轨道、法向轨道与钟差精度已赶超GPS;BDS的广播星历轨道精度离散度较大,钟差精度出现不稳定现象;QZSS的广播星历轨道与钟差精度的稳定性与离散度相对最差。以2018年1 a的广播星历与精密星历为例分析了各个系统当前的广播星历精度,结果表明,当前GPS、GLONASS、Galileo、BDS、QZSS的考虑轨道误差与钟差误差贡献的空间信号测距误差(signal⁃in⁃space ranging error,SISRE)分别为0.806 m、2.704 m、0.320 m、1.457 m、1.645 m,表明Galileo广播星历整体精度最高,GPS次之,其次分别是BDS、QZSS和GLONASS。只考虑轨道误差贡献的SISRE分别为0.167 m、0.541 m、0.229 m、0.804 m、0.675 m,表明GPS广播星历轨道精度最高,其次分别是Galileo、GLONASS、QZSS和BDS。GPS卫星广播星历中新型号卫星的钟差精度总体要优于旧型号卫星。

关键词：全球导航卫星系统广播星历精密星历轨道误差钟差误差

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主小行星带对火星轨道长期动力学影响评估

中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第2期53卷 110-118页

作者：刘山洪吴正楷曹建峰鄢建国李勰航天飞行动力学技术重点实验室北京100094 北京航天飞行控制中心北京100094 武汉大学数学与统计学院武汉430072 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430072

“天问一号”任务的成功实施标志着我国正迈向月球以外更远的深空,面临着更为复杂的空间动力学环境,探测难度将不断增大.小行星带毗邻火星,不完全考虑其产生的摄动会严重影响火星轨道动力学参数解算精度,进而间接影响太阳系历表构建和... 详细信息

“天问一号”任务的成功实施标志着我国正迈向月球以外更远的深空,面临着更为复杂的空间动力学环境,探测难度将不断增大.小行星带毗邻火星,不完全考虑其产生的摄动会严重影响火星轨道动力学参数解算精度,进而间接影响太阳系历表构建和高精度火星探测任务实施.为研究主带小行星动力学影响,本文先分析了主带小行星的分布特性,建立了太阳系动力学积分环境,结果表明:除火星外的内太阳系行星轨道积分10年与DE421的差异小于15 m,火星轨道积分差异约百米量级.基于点质量模型、单环模型和最新六环模型估算了其对火星轨道的影响,积分10年误差分别约为2 km,31.3 m,2 m.最后讨论了环模型与太阳系行星轨道参数共同解算情况,证实了环模型参数修正后火星距离观测量残差理论上可进一步降低至亚米级,同时发现仅利用距离观测量行星初始轨道根数在Z轴方向上解算误差较大.

关键词：主带小行星火星历表太阳系动力学模型