2007年中国成功发射了“嫦娥一号”环月探测卫星，标志着我国深空探索的起点。在接下来的几年中，我国将开展如下几个深空探测项目：　　 ·发射后续的月球探测器以实现对月球的进一步探测，最终完成采样返回的探测目标。　　 ·2011年中国将和俄罗斯合作，对火星空间环境进行首次联合探测，其间我国自行研制的“萤火一号”探测器将搭载俄罗斯的“Phobos-Grunt”飞行器平台到达环火星轨道，除独自完成对火星环境的探测外，“萤火一号”还将和“Phobos-Grunt”合作完成星-星模式的火星大气层掩星探测。　　 ·2012年～2014年期间，我国将发射“夸父”探测器实现对日地间电磁环境的监测，夸父计划由三颗飞行器组成，分别为夸父A、夸父B1和夸父B2组成。夸父A卫星选择日地L1点附近的HALO轨道(一种平动点附近的拟周期轨道，也称之为晕轨道)作为工作轨道，而夸父B1和B2将绕地球飞行，两个飞行器轨道位于同一极轨上，呈共轭飞行状态，三颗卫星将实现对日地空间环境实时和全方位的监测。和相似探测任务的美国SOHO(SOlar Heliospheric Observatory)探测器相比较，夸父任务的三颗卫星将给出更为全面的日地环境侦测和预报深空飞行器离地球的距离非常遥远，月球探测器离地球约为40万公里，日地平动点L1距离地球为150万公里，而火星探测器的距离最近也有2亿公里。因此，飞行器的测控将是任务成败的关键之一。在跟踪深空飞行器时，常规用于地球卫星的测量设备无法达到那么远的距离，需要建立大型无线电接受设备，如美国50年代开始建设的深空网DSN(Deep Space Network)。在我国“嫦娥一号”任务期间中使用了S波段航天测控网(Unified S-Band network/USB)测量飞行器的距离和速度，并辅以中科院的大型天文VLBI(Very Long BaselineInterferometer)观测天线测量飞行器的角位置。本文的一部分研究内容以深空飞行器的轨道测量为主线，结合开环单程和三程多普勒观测模型，分析评估了“嫦娥一号”和美国火星探测器MRO的开环实测多普勒数据，具体可分为以下几个部分：　　 ·开发了开环软件多普勒处理系统。在“嫦娥一号”任务期间，利用上海天文台佘山站配备的K5系统(日本国立天文台开发的用于VLBI观测记录的设备)记录了卫星转发的S波段遥测信号；利用此记录数据，开发了软件开环多普勒处理系统的原型，后期对软件进行了并行优化，利用普通的两台四核台式机可进行实时数据处理。对“嫦娥一号”三程开环多普勒数据精度进行了分析，结果表明跟踪精度为3.5mm/s，能够满足工程轨道测量要求。　　 ·对开环多普勒接收系统的验证。由于受“嫦娥一号”地面站以及星载原子频标精度的限制(“嫦娥一号”地面站原子钟短期稳定度为10-11，星载晶振精度为10-10，精度都不高，限制了观测数据精度)，为了验证开环多普勒处理算法，本文利用MRO的原始测控数据和相应的DSN开环记录数据(RSR)1以及对应的MRO轨道数据2，对MRO的单程多普勒和三程多普勒数据进行了分析，验证了开环多普勒算法的可靠性和精度。另外，利用和东南大学合作开发的开环无线电接收和解析(可直接输出多普勒信息)设备，对“嫦娥一号”和MRO进行了跟踪，结合轨道数据和DSN上行信息，对得到的三程多普勒进行了仿真，并和K5软件接收机的结果进行了比对，结果验证了开环接收机硬件系统的可靠性·对“萤火一号”板载晶振稳定性测试。星载原子钟的稳定性直接影响到轨道测量数据的精度和无线电科学应用研究的可靠性，本文对“萤火一号”晶振的阿伦方差指标做了较为细致的分析。测试结果表明“萤火一号”星载晶振长期稳定度为10-10，短期稳定度为10-12，基本满足工程定轨的需求和相关无线电研究所需精度本文另外一部分研究内容以“夸父”工程为研究背景，对“夸父A”星的轨道设计问题进行了分析，具体内容如下：　　 ·利用圆限制性三体问题模型推导L1点附近飞行器的动力学方程·分析了日地平动点的稳定特性；　　 ·给出了L1点附近晕轨道的级数解和数值解·分析了晕轨道附近区域的稳定流形和不稳定流形分布，并对流形在轨道设计中的的应用做了介绍·仿真了“夸父A”星的工作轨道和迁移轨道