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4.3 组合导航仿真和分析..23
结论.26
致谢.28
参考文献..291 绪论
1.1 论文研究背景和意义
根据 2000 年发表的《中国的航天》[1]
白皮书，我国将深空探测定义为对地球以
外天体开展的空间探测活动。 当然这个定义会随着航天事业的发展和技术的提高而发
生改变。自前苏联将第一颗人造卫星送入太空以来，航天探索逐步走向深空，如今已
有众多的深空人造航天器。对于航天器执行飞行任务来说，导航信息具有重要意义，
如航天器的轨道控制，需要确定变轨发动机点火的位置，实施航天器对接任务的时候
尤其这样；当进行对地观测任务时,确定观测时刻卫星的位置是必须的，这样才能确
定地球上对应的区域所测得的图像和数据[2]
。
在科技发展日新月异和人类文明快速进步的今天， 深空探测具有重要的作用和意
义。从国家层面来说，它可以带动提高国家综合实力，尤其是科技实力，增强民族自
豪感和凝聚力，振奋民族自尊心；从人类的角度来讲，它可以进一步解答地球如何起
源与演变，未来将如何，它是人类走出地球，探索深空的必经之途。
1.2 深空探测发展综述和发展趋势
据统计，截至 2013 年 8 月，全球共有 1084 颗卫星在轨运行，此外还有许多如空
间站、深空探测器等航天器在太空中运行。从深空探测的历程来看，人类至今共发射
了月球及月球以外的深空探测器二百多个，主要是对内行星、外行星、小天体以及太
阳的探测。而其中比较突出的是月球探测、金星探测以及火星探测。
对于月球探测，自 1959 年1 月 2 日前苏联成功发射了月球 1 号探测器开始，人
类对月球的探测一直在继续。而金星探测，典型的有前苏联发射的“金星”号系列探
测器，美国于 60 年代发射的“水手”2、5 号，1978 年发射“先驱者”1、2 号，1989
年发射“麦哲伦”号等。人类对火星探测也一直在继续，典型的有苏联/俄罗斯“火
星”系列，美国“水手”系列、 “勇气”号及“好奇”号等。
近年来我国深空探测正逐步发展，主要发射了“嫦娥“1 号至 3 号。其中， “嫦
娥“1 号完成使命后撞向月球； “嫦娥”2号完成探月任务后奔向深空，至今距离地球
已经约 1 亿公里，未来将走向更远的深空。 “嫦娥”3 号搭载了我国首个月球车“玉
兔”号，实现了中国首次月面软着陆。2011 年 11 月 8 日，我国“萤火 1 号”与俄罗
斯“福布斯-土壤”探测器一同发射升空，后变轨失败。深空航天器的操作和控制与近地航天器存在很大的区别，在深空探测任务中， 存
在探测目标远、所处环境动态多变、飞行时间长等特点，比如说上传指令的延迟、 低
数据传输率、星体的空间遮挡、长期可靠的运行等［3］。
人类开展深空探测的总体目标主要为：寻求空间资源、扩展身存空间、为人类社
会可持续发展服务以及探索天体的演变。其中主要包括对月球、火星、水星、金星、
巨行星及其卫星以及小星星与彗星等的探测[4]
，因此未来深空探测也将主要围绕这些
方面展开。对月球的探测趋势主要是开发月球资源。对火星的主要探测目标为探讨其
演化史及上面可能存在的资源，寻找火星有关生命存在迹象。水星和金星探测的科学
目标还有待进一步讨论。 而对巨行星及其卫星的探测将选择具有类似地球特征的巨行
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