航天测量船是对航天器及运载火箭进行跟踪、测量、控制和数据传输的专用船舶，也是航天测控网的海上机动测控站。航天测量船的主要任务是在海上进行跟踪、遥测战略导弹的飞行轨迹及弹着点；测量人造卫星、航天飞机、宇宙飞船等在宇宙空间的飞行数据，并进行遥控和传输指令等。

通常由通用船舶平台和试验特装两大部分组成。船舶平台包括船体、动力系统、航海系统和辅助系统；试验特装就是测控系统，包括外测设备、遥测遥控设备、微波统一设备、船姿船位测量设备、计算机系统以及通信系统和气象系统等。其中船姿船位测量设备又包括惯性导航设备、卫星导航定位设备、光电经纬仪、变形测量系统；通信系统主要包括卫星通信、天地超短波通信、短波和超短波通信、数据传输、调度指挥通信、时间统一、电视通信网络管理和集中监控通信保密等；气象系统包括GPS导航测风设备、船用多功能卫星云图接收机、自动填图分析设备等。

在航天器的发射、飞行试验中，必然需要对飞行中的运载火箭和航天器进行跟踪测量和控制。载人航天工程中，还需要进行天地之间的话音通信和图像的传输。事实上，正是随着导弹、航天器的试验需要和发展，地面测控通信系统应运而生并且不断发展。

20世纪60年代，在早期的导弹靶场试验中，随着导弹射程的延伸，陆上靶场测量设备因受地理条件和作用距离的限制，不能满足弹道导弹全程飞行试验的测量要求，20世纪60年代，美国把地面站的主要测量设备经过改装安装到船上，在预定海域完成跟踪测量和遥控等任务，这样就出现了海上靶场测量船。载人飞船的飞行对测控通信高覆盖率的要求大大地促进了航天测量船的发展。美国、苏联在各类飞行器的全程飞行试验中都充分利用了约占地球总面积70%的海洋。美国和苏联几乎同时开辟了海上靶场，把测控通信网从陆地拓展到海上，扩大了战略武器和航天发射试验的地域范围。

随着我国运载火箭和卫星技术的成熟与发展，在1965年，周恩来总理主持中央专委会议研究了建立远洋航天测量船的问题。后来经过国防科工委组织有关科技人员的反复论证，制定了我国研制“远望”号航天测量船的计划。从1967年到1979年，历经13个春秋，终于成功研制了我国第一代“远望”号航天测量船。

为满足发射卫星、载人飞船等需要，测控网需要向海上延伸，航天飞行要求有足够的测控通信覆盖率，一些特征段必须由地面提供测控支持，即便是考虑在全球陆地上布站，也不一定能选到合理的站点位置，人们自然就想到占地球面积70%的海洋。很显然，测量船作为海上活动测量站，可以在海上灵活、合理地布置，甚至可以在一次航天飞行中，先后在两个点或多个点位完成任务。因此，美国、苏联两个航天大国曾大量使用过测量船。美国前后使用过22艘测量船，都是用旧船改造的。在著名的“阿波罗”登月计划中，使用了5艘测量船；苏联先后使用过19艘测量船，前3艘船用旧船改造，以后都是建造的新船．每次载人航天飞行，都有6艘船参加；所以，测量船在航天测控网发展过程中起到了不可替代的作用。

根据国内外航天测量船的使用情况，其作用可以简要归纳如下：

(1)陆基远程导弹和潜地导弹试验时，对中段特别是再入弹道进行跟踪测量，获取弹道、遥测及目标辐射特性数据，测量弹头的落点。

(2)发射卫星时，跟踪测量三级运载火箭，确定卫星的轨道，监视和控制卫星内部设备工作和卫星变轨。

(3)发射载人航天器时，除跟踪测量末级运载火箭外，对航天器入轨、变轨及轨道维持、轨道机动、交会对接及返回再入等一些关键段落提供测控支持，增加测控通信覆盖率，从而对海上降落的航天器及海上应急救生提供测控支持。

当前只有中、美、俄、法等国建造了航天测量船，其中美国最多(先后有23艘)。但俄罗斯“尤里·加加林”号航天测量船规模最大、最负盛名。该船为常规船型，满载排水量53500吨，主尺度231．6×31×8．5米，经济航速18节，续航力20000海里，自给力210天。共有船员136人(另有212名科学家)，实验室86间，装备有探空雷达、卫星通信、稳定控制、导航定位和数据处理等八大系统。

航天测量船集造船、机械、微电子、现代通信、计算机、光学等领域的先进技术于一体，被称为“海上科学城”。其中，航海系统主要由船舶定位系统、组合导航系统、气象观测与预报系统、救生和甲板机械设备等组成。航天测量船航海系统的任务是保障船舶的航行安全，在测量任务的实施过程中，保证测量船按照任务要求的工况航行。航天测量船航行特点主要有以下四点：

(1)不同于远洋运输船。远洋运输船追求的是经济效益，时间计划性强。只要船舶安全，就不考虑海况对船舶摇摆、升沉和振动的影响。而航天测量船的使命是完成海上测控任务，因此测控设备在出航前经过了坞内标校、动态校飞、精度校飞和多次联调，以确保都处于最佳技术状态，而大风浪中船舶摇摆、振动、变形都会引起测控设备误差的变大或引起接口插件的故障。因此除考虑船舶的安全外，还要考虑到测控设备的安全，即船舶纵摇、横摇、升沉、振动要小。

(2)不同于出访的舰艇。舰艇出访到达的都是重要港口，有国际推荐航线可供使用。航天测量船的测量海域远离国际推荐航线，有许多海域的航线需要自行设计。

(3)不同于极地海洋考察船。极地考察船虽然航行海区恶劣，但可以通过出航时机、航线的选择避开或一次性穿越恶劣海区。航天测量船测量海区是由飞船测控任务决定的，且都处于中纬度地区，在海区作业时间短则7天，长则半月以上，因此遭遇恶劣海况是必然的。

(4)不同于一般的海上作业平台。海上作业平台位于沿海浅水区、航线近。航天测量船航程远，途经复杂、敏感海区多，航行难度大。

和任何其它测量一样，航天测量船对航天器的测量不可避免地会引入误差。

大体上说，航天测量船的主要误差源包括：

(1)船位误差：它基本上是固定偏倚误差，由它引起的目标位置误差也是一种平移偏倚误差，且因地球曲率而被放大，放大系数可定义为（1-1）

其中

h：目标高度；

Re：地球半径。

(2)船摇误差：由于风、浪、涌等的综合影响，航天测量船处于摇摆状态之中。由于惯导设备存在测量误差，所以目标测量必然存在误差。这种误差既有系统分量，又有随机分量。

(3)变形误差：由于船载测量设备的基座与惯导基座之间有一段距离，船体又不是刚体，故因扭转挠曲产生变形误差。这种误差既包括系统分量，也包括随机分量。

(4)船载测量设备测量误差：它包括系统分量和随机分量，船摇残差是系统分量的重要组成部分。

(5)大气折射修正剩余误差：这属于信号传播误差，虽然在数据处理时已利用实测气象数据进行了大气折射修正，但当目标在低仰角时，其剩余误差也可达到百分之几到百分之十。该误差主要是偏倚分量，但也包括一部分随机分量。

(6)动态滞后误差：该项误差是由于目标的运动而产生的，它与船载伺服系统的性能有关，是一种特殊的系统误差。虽然也有部分随机分量，但量级很小，可以不考虑。

由于航天器的测量是一种动态测量，随着目标位置的不断改变，大部分随机误差和系统误差分量会随着目标坐标和运动参数改变而变化，也就是说是它们的函数。不妨将各种误差因素分成高(H)、中(M)、低(L)三个精度等级。

对于船载外测设备来说，目标的位置误差可表示为（1-2）

σr2=[（船载测量设备随机误差）2+（船摇随机误差）2+（变形随机误差）2+（折射修正剩余随机误差）2]+[（船载测控设备系统误差）2+（船摇系统误差）2+（变形系统误差）2+（动态滞后误差）2+（船位误差）2]

每种误差都以点位误差的形式表示，这种误差表达式不需要考虑在某个具体方向上的投影，因而与具体的坐标系的选择无关，因而避免了复杂的坐标转换。

为了减小目标的位置误差，可对随机误差部分进行多项式平滑，于是式(1-2)可表示为（1-3）

σr=[∑（随机误差）2]×C02+[∑（系统误差）2]

式中C02：平滑后的方差压缩比。

当采用二阶多项式（2n+1）点中心平滑时，

根据理论估算和实测数据的验证，可以得出几点基本结论：

(1)船载外测数据的误差源除设备的测量误差外，还包括船摇误差、变形误差和船位误差，后面这几项是海上测量设备所特有的。此外，在低仰角跟踪时，还有大气折射修正剩余误差，在近距离、高仰角跟踪时，还有动态滞后误差。船位误差和动态滞后误差是一种系统性偏差，其余误差既包括系统分量，也包括随机分量。系统误差分量主要影响目标的位置误差，而随机误差分量既影响目标的位置误差，也影响目标的速度误差。随机误差可以通过数据平滑的方法来抑制，但数据平滑对固定偏倚的系统误差则不产生任何作用。

(2)对于落点测量，因测量设备距离落点一般只有几十千米，故影响落点精度的主要误差源是船位误差，其误差平方占总误差平方的比例高达70%～90%，其它误差源的影响则相对较小。在有卫星导航定位的情况下，落点精度要求一般是可以满足的。

(3)对于一般的弹道测量和轨道测量，影响测量结果精度的主要误差源是船载测控设备误差、船摇误差和变形误差，它们的误差平方在总误差平方中的比例分别达到50%～60%、20%～30%和5%～10%左右。动态滞后误差和船位误差对测量结果的影响都比较小，对于低仰角跟踪，大气折射修正剩余误差的影响则可能超过变形误差的影响，有时甚至与船摇误差相当。

随着我国运载火箭和卫星技术的发展，早在1965年，就研究论证建设我国远洋靶场测量船的问题。根据我国国情和适应运载火箭、应用卫星的试验需要，我国航天测量船直接定位于采用单船精确定位体制的大型综合航天测量船。

“远望”号航天测量船是我国自行设计研制的大型综合性远洋航天测控跟踪船。“远望”一号、二号测量船于1979年建成投入使用，标志着我国航天海上测控事业的开端，成为继美国、苏联和法国之后航天测控向广阔的海洋延伸的国家。“远望”一号、二号测量船于1987年进行了第一次中修技术改造，1998年进行了第二次中修技术改造。“远望”三号测量船1994年建成投入使用，于2005年进行了第一次中修技术改造。“远望”四号测量船1999年由原国家海洋局“向阳红”十号科学考察船经技术改造后成为遥测船，2002年经进一步改造后成为综合测控船。“远望”号测量船系统复杂，设备众多，集测量控制系统、通信系统、船姿船位测量系统、航海气象系统、船舶动力系统于一体，代表了我国电子、计算机、通信、光学、气象、自动控制、精密机械等学科和造船工业的先进水平。

21世纪初，为了适应我国航天事业发展的需要和接替接近使用寿命的“远望”一号、二号测量船，我国建造两艘新一代测量船。两艘新型综合测量船“远望”五号、六号广泛采用21世纪初成熟的新技术、新材料、新工艺，功能有进一步的扩展，整体性能有进一步的提高。

美国是发展航天测量船最早的国家，早在1957年就开始使用测量船，早期用第二次世界大战时期的自由轮改装了许多执行单一任务的遥测船，主要用于弹道导弹试验，后来用旧船改装大型的综合测量船，用于载人飞船和卫星发射试验。美国先后使用过23艘测量船，建立了大西洋靶场(东靶场)测量船队和太平洋靶场(西靶场)测量船队。其发展大致可分4个阶段，1957年-1963年间服役的测量船，排水量一般在万吨左右，船上设备比较简单，主要任务是跟踪导弹和卫星。1964年-1966年间主要服役的是2艘跟踪要求较高的综合性测量船“范登堡将军”号和“阿诺德将军”号，排水量16600t，主要任务是收集弹道导弹数据和进行再入段测量。1967年后服役的主要是5艘专门跟踪“阿波罗”号载人飞船的测量船，其中“红石”号等3艘船是在飞船发射段、入轨段和奔月段时使用，“瓦特镇”号等2艘船是在飞船再入段时使用。1971年以后，美国先后改装和服役了2艘测量船，分别取名“靶场哨兵”号和“观察岛”号，主要用于弹道导弹试验，其中“观察者”号测量船装备了船用相控阵雷达，它具有较强的跟踪和测量能力。在美国已有的测量船中，以满载排水量为24710t的“红石”号设备最齐全；以1981年服役、满载排水量为17015t的“观察者”号最新。

苏联在1958年开始使用由中、小型旧船改装成的遥测船，先后使用了约30艘航天测量船，建立了属于符拉迪沃斯托克(海参崴)的太平洋测量船队。其发展大体经过改装和新建两个阶段。早期服役的测量船均属改装，但数量较少。在宇航员加加林首次完成了载人驾驶飞船的飞行后，苏联政府对宇宙空间研究的速度加快，又用多艘货船改装成了测量船，后来开始研制全新的综合测量船，如“克雷洛夫”号、“科马洛夫”号等，其中17850t的“科马洛夫”级比较先进。1970年以后，苏联建造了世界上最大的测量船“宇航员尤里·加加林”号，满载排水量53500t，表明了苏联的航天活动已进入一个新的发展时期。20世纪80年代以来，苏联又新建了“涅德林元帅”号和“卡普斯塔”号两艘航天测量船。在役的航天测量船为俄罗斯所有。

法国在1968年开始使用由商用油船改装的测量船，1990年后，法国建造了第二代大型综合测量船“蒙日”号，装备了最先进的跟踪测量系统，用于导弹、卫星的跟踪测控。

20世纪80年代以后，美国、苏联开始建设天基测控网，即数据中继卫星系统，原来的陆、海、空基相结合的测控网逐步被天基、陆基测控相结合的测控网所取代。