The precise orbit of the Hayabusa2 spacecraft with respect to asteroid Ryugu is dynamically determined using the data sets collected by the spacecraft’s onboard laser altimeter (LIght Detection And Ranging, LIDAR) and automated image tracking (AIT). The LIDAR range data and the AIT angular data play complementary roles because LIDAR is sensitive to the line-of-sight direction from Hayabusa2 to Ryugu, while the AIT is sensitive to the directions perpendicular to it. Using LIDAR and AIT, all six components of the initial state vector can be derived stably, which is difficult to achieve using only LIDAR or AIT. The coefficient of solar radiation pressure (SRP) of the Hayabusa2 spacecraft and standard gravitational parameter ( GM ) of Ryugu can also be estimated in the orbit determination process, by combining multiple orbit arcs at various altitudes. In the process of orbit determination, the Ryugu-fixed coordinate of the center of the LIDAR spot is determined by fitting the range data geometrically to the topography of Ryugu using the Markov Chain Monte Carlo method. Such an approach is effective for realizing the rapid convergence of the solution. The root mean squares of the residuals of the observed minus computed values of the range and brightness-centroid direction of the image are 1.36 m and 0.0270°, respectively. The estimated values of the GM of Ryugu and a correction factor to our initial SRP model are 29.8 ± 0.3 m 3 /s 2 and 1.13 ± 0.16, respectively.

中文翻译：

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使用激光高度计 (LIDAR) 和图像跟踪数据集动态精确确定 Hayabusa2 的轨道

Hayabusa2 航天器相对于小行星 Ryugu 的精确轨道是使用航天器的机载激光高度计（光探测和测距，LIDAR）和自动图像跟踪 (AIT) 收集的数据集动态确定的。LIDAR 距离数据和 AIT 角度数据起互补作用，因为 LIDAR 对从 Hayabusa2 到 Ryugu 的视线方向敏感，而 AIT 对垂直于它的方向敏感。使用 LIDAR 和 AIT，可以稳定地导出初始状态向量的所有六个分量，这是仅使用 LIDAR 或 AIT 难以实现的。隼鸟二号航天器的太阳辐射压力系数（SRP）和龙宫的标准引力参数（GM）也可以在定轨过程中通过组合不同高度的多条轨道弧来估计。在定轨过程中，利用马尔可夫链蒙特卡罗方法将距离数据与龙宫地形进行几何拟合，确定激光雷达光斑中心的龙宫固定坐标。这种方法对于实现解的快速收敛是有效的。观测到的图像距离和亮度质心方向的负计算值的残差均方根分别为1.36 m和0.0270°。Ryugu 的 GM 估计值和我们初始 SRP 模型的校正因子分别为 29.8 ± 0.3 m 3 /s 2 和 1.13 ± 0.16。这种方法对于实现解的快速收敛是有效的。观测到的图像距离和亮度质心方向的负计算值的残差均方根分别为1.36 m和0.0270°。Ryugu 的 GM 估计值和我们初始 SRP 模型的校正因子分别为 29.8 ± 0.3 m 3 /s 2 和 1.13 ± 0.16。这种方法对于实现解的快速收敛是有效的。影像距离和亮度质心方向的观测负计算值的残差均方根分别为1.36 m和0.0270°。Ryugu 的 GM 估计值和我们初始 SRP 模型的校正因子分别为 29.8 ± 0.3 m 3 /s 2 和 1.13 ± 0.16。