导航定位是深空探测中几大关键技术之一。针对我国探月和其他深空探测项目如探月三期采样返回任务,本文对多个深空探测器间的差分VLBI测定轨技术展开研究。本文首先介绍了VLBI技术的发展和应用历史、分析了VLBI的工作原理和测量误差。在此基础上,本文针对多探测器间的差分VJBI技术做了以下研究工作:　　 ①分析了同波束VLBI和交替VLBI两种差分VLBI观测模式,对于X波段或更高频率的信号,月球探测器同波束观测的机会较少,需在探测器间进行交替观测;　　 ②为了能更好地消除观测误差,根据差分处理的原理,本文设计了一个适于差分VLBI测量的X波段DOR信标源方案;　　 ③对探月卫星SELENE的同波束VLBI相关相位进行处理,探测并修复整周跳变,剔除了观测量中的粗差;　　 ④针对交替VLBI工中分段间隔的相关相位间的整周跳变问题,本文研究了一种基于相位拟合残差标准差最小的搜索算法来确定相邻两段相位之间的整周跳变,对相位进行连接;　　 ⑤由同波束VLBI相关相位生成了交替VLBI相关相位,利用这两类相关相位解算得到四种差分时延数据;　　 ⑥用各种差分时延和测速测距数据进行定轨计算,得到各种不同类型的轨道。对各种轨道进行重叠轨道分析,首次评价了差分VLBI在多探测器短弧定轨中的贡献。　　 本文的研究表明,差分处理能够有效地消除VLBI的各项误差,得到高精度的差分相关相位,进而能够解算出高精度的差分时延。利用差分时延能够以很高的精度同时确定多个探测器的位置和轨道。对定轨结果的重叠弧段分析则验证了差分VLBI在多探测器短弧定轨中的重要贡献。只利用测速测距数据时,4小时短弧定轨精度只有数百米;加入交替VLBI或同波束VLBI差分群时延后,短弧定轨精度提高至＜74m;加入交替VLBI或同波束VLBI相时延后,短弧定轨误差进一步降至10m左右。无论是差分群时延还是差分相时延,交替VLBI能够达到近似于同波束VLBI的精度,但略低于后者。总之,差分VLBI技术能够大幅提高多探测器短弧定轨精度,特别适合于探月三期采样返回任务中多个探测器的快速精密测定轨。