第1章緒論

1.1深空探測

1.2深空測控

1.3深空測控通信繫統 

1.3.1美國NASA深空網

1.3.2ESA深空網

1.3.3中國深空測控通信網 

1.3.4俄羅斯深空網

1.3.5日本深空測控設施

1.3.6印度深空測控設施 

1.3.7意大利深空測控設施

1.3.8德國深空測控設施

參考文獻

第2章深空測控干涉測量技術概述 

2.1深空無線電跟蹤測量技術 

2.2深空測控干涉測量技術發展歷程

2.2.1起步階段

2.2.2改進階段

2.2.3發展階段

2.2.4成熟階段

參考文獻

第3章甚長基線干涉測量基礎 

3.1甚長基線干涉測量基本概念

3.2甚長基線干涉測量設備組成

3.3實現甚長基線干涉測量基礎技術

3.3.1高穩定度獨立頻率源

3.3.2時間同步

3.3.3記錄繫統

3.4VLBI信號處理基礎 

3.4.1傅裡葉變換

3.4.2相關定理

3.4.3卷積定理

3.4.4采樣定理

3.4.5采樣與量化

3.5VLBI測量的等效信號模型

3.6相關處理過程

3.6.1相關處理原理

3.6.2時延跟蹤

3.6.3條紋停止

3.6.4相位校準信號 

3.7帶寬綜合技術

參考文獻

第4章雙差分單向測距(ΔDOR)技術

4.1ΔDOR技術基本原理

4.1.1ΔDOR技術概述

4.1.2測量基本原理

4.2觀測量分析與定義

4.3航天器DOR音信號結構

4.4解模糊方法

4.5信號相關處理模型與算法設計

4.5.1航天器干涉測量信號處理

4.5.2正弦信號閉環和開環跟蹤的基本數學模型

4.5.3弱信號相關處理算法

4.5.4射電源寬帶信號的相關處理

4.6信號檢測門限

4.6.1DOR音檢測門限

4.6.2射電源信號檢測門限

4.7精度分析與誤差預算

4.8ΔDOR測量技術應用

4.8.1歐洲航天局深空站原始數據相關處理結果

4.8.2喀什—佳木斯基線原始數據相關處理結果

4.9ΔDOR的擴展應用

4.9.1利用地球同步導航衛星作為標校源的ΔDOR

4.9.2利用月球及行星信標作為標校源的ΔDOR

參考文獻

第5章連線干涉測量技術 

5.1連線干涉測量基本原理

5.2連線干涉測量弧段內相時延數據信息含量

5.3CEI測量誤差分析

5.3.1典型場景描述

5.3.2繫統噪聲

5.3.3頻率不穩定性誤差

5.3.4鐘差(站間時間同步精度)

5.3.5參考基準源角位置誤差

5.3.6儀器相位抖動

5.3.7站址誤差

5.3.8地球定向

5.3.9對流層

5.3.10電離層

5.3.11太陽等離子體(深空目標)

5.4頻率源特性對連線干涉測量的影響分析

5.4.1頻率源穩定性基礎

5.4.2頻率源穩定性對連線干涉測量精度的影響

5.4.3結論

5.5CEI測量的應用

5.5.1應用概述

5.5.2CEI用於共位同步衛星相對定位

參考文獻

第6章同波束干涉(SBI)測量技術 

6.1SBI測量基本原理

6.1.1SBI測量數據類型

6.1.2SBI測量數據收發/記錄模式

6.1.3SBI測量典型觀測條件

6.2SBI測量解相位整周模糊

6.2.1解相位整周模糊的意義

6.2.2解相位整周模糊方法綜述

6.2.3頻率綜合解相位模糊

6.3SBI測量精度分析模型

6.3.1繫統噪聲

6.3.2電離層

6.3.3對流層

6.3.4相位漂移

6.3.5晶振漂移

6.3.6基線誤差

6.3.7地面站測量

6.3.8太陽等離子體

6.4同波束干涉測量技術與其他技術的比較

6.4.1同波束干涉測量技術與傳統測距技術、
ΔDOR技術的比較

6.4.2同波束干涉測量觀測量與其他數據的
聯合定位導航精度比較

6.5SBI測量的應用

參考文獻

第7章深空測控干涉測量技術未來發展

7.1未來深空導航的精度需求

7.2VLBA簡介

7.3相位參考干涉測量基本原理

7.4國外相位參考干涉測量技術研究進展

7.5中國開展相位參考干涉測量技術研究進展

7.5.1硬件基礎

7.5.2軟件基礎

7.5.3“嫦娥三號”相位參考干涉測量試驗結果

參考文獻

附錄A機構間ΔDOR互操作規範

A.1概述

A.2機構間ΔDOR互操作

A.2.1參與機構的角色

A.2.2操作模式的定義

A.2.3交互信息接口

A.3原始數據交換格式

A.3.1概述

A.3.2觀測文件的結構和內容

A.3.3觀測文件實例

A.3.4產品文件的結構和內容

A.3.5文件命名約定

仰望星空、探索浩瀚宇宙是人類永恆的追求與夢想。隨著科學技術水平的發展，人類已經具備了通過航天活動來探索地球以外天體的能力。“深空探測”是指脫離地球引力場，進入太陽繫空間和宇宙空間的探測。2020年12月17日凌晨，攜帶月壤的“嫦娥五號”返回艙成功著陸在內蒙古四子王旗預定著陸區，標志著我國探月工程“繞、落、回” 三步走圓滿收官； 2021年4月29日11時23分，中國空間站“天和”核心艙發射升空，準確進入預定軌道，標志著我國空間站建造進入全面實施階段； 2021年5月15日7時18分，“天問一號”探測器成功著陸於火星烏托邦平原南部預選著陸區，邁出了我國星際探測征程的重要一步，實現了從地月繫到行星際的跨越。 在喜迎建黨一百周年，實現 “全面建成小康社會”目標之際，我國航天事業也取得了令全世界矚目的豐碩成果，實現了跨越式發展，為實現我們的航天夢、強國夢進一步夯實了基礎，載人月球探測工程和以小行星探測為代表的更深遠行星探測任務也已經提上議事日程。  
深空測控通信繫統是對執行深空探測任務的航天器進行跟蹤測量、監視控制和信息交換的專用繫統，其在深空探測任務中具有舉足輕重、不可替代的地位和作用。因此，不斷提升深空測控能力也是實施月球與深空探測的必然要求，我國深空測控繫統也是伴隨著探月工程“繞、落、回”三步走的步伐逐步建設和發展起來的。自2004年正式啟動實施探月工程以來，我國深空測控繫統從無到有，歷經十七載逐步發展壯大，如今已成為世界三大全球布局的深空測控網之一，具備了獨立支持月球與深空探測任務的能力。自20世紀後期VLBI技術誕生以來，NASA 噴氣推進實驗室就提出了基於VLBI的無線電導航方式。NASA深空網早在20世紀70年代就研究利用多種模式的VLBI測量技術，對深空航天器進行導航與定位； 並利用ΔVLBI技術完成了對“旅行者1號”和“旅行者2號”航天器的導航與定軌的驗證。隨著深空探測任務不斷深入，對導航精度的需求也不斷提高。干涉測量技術作為深空測控實現高精度角度測量的核心關鍵技術，已經從20世紀80—90年代30nrad的量級逐步發展到了目前 1nrad的量級，極大提高了深空探測任務的導航精度，並還在向更高的精度發展。 
作為我國航天測控繫統總體設計單位，北京跟蹤與通信技術研究所組織深空測控科研團隊，不斷跟蹤和研究國際深空測控通信技術，先後完成了中國深空測控網的頂層設計以及歷次探月任務的測控繫統總體設計與任務實施，積累了深空測控繫統設計與應用的初步經驗。本書作者結合親歷的探月工程和行星探測工程在深空測控干涉測量繫統設計、研究和工程應用方面所取得的相關成果以及國外相關機構的技術成就，從深空測控干涉測量的基本原理概念、干涉測量基礎知識、深空測控干涉測量雙差分單向測距、連線干涉測量和同波束干涉測量以及深空測控干涉測量未來的發展方向等方面進行了較為全面的論述，試圖從技術原理和工程應用層面為從事深空探測任務干涉測量繫統總體設計和工程應用的技術人員，提供一個相對比較完整的技術參考。
本書由李海濤策劃和統稿，李海濤完成第1章、第2章、第3章、第7章的撰寫，黃磊完成第5章、第6章的撰寫，郝萬宏完成第4章的撰寫。在本書撰寫過程中，北京跟蹤與通信技術研究所的陳少伍、徐得珍等提供了相關文獻資料和有益幫助，在此一並表示感謝。
由於作者學識和水平有限，書中難免有疏漏之處，誠請讀者批評指正。

作者

2022年1月