X射線脈沖星信號處理與導(dǎo)航方法研究.pdf

1、發(fā)展自主導(dǎo)航技術(shù)是應(yīng)對日益復(fù)雜空間任務(wù)的迫切需求，也是提高航天器生存能力、降低運營費用的關(guān)鍵所在。X射線脈沖星導(dǎo)航是一種具有廣闊應(yīng)用前景的航天器自主導(dǎo)航方法。為了提升其導(dǎo)航系統(tǒng)的性能和應(yīng)用范圍，本文主要從脈沖星信號處理和導(dǎo)航方法兩個角度展開研究。主要研究內(nèi)容及其成果如下：
　　1、研究了近地航天器導(dǎo)航任務(wù)中的X射線脈沖星導(dǎo)航應(yīng)用策略。首先，通過考慮太陽系天體、航天器本體的影響，研究了X射線脈沖星的可用性。其次，基于脈沖星可用性分析

2、，研究了X射線敏感器配置方案（安裝位置和安裝個數(shù)）。再次，通過分析X射線敏感器的指標需求，對探測器有效面積和時間分辨率的設(shè)計提出指標的確定方法。最后，為應(yīng)對近地空間動力學(xué)環(huán)境和脈沖星導(dǎo)航觀測模型復(fù)雜的問題，研究了星載導(dǎo)航模型的簡化方法。
　　2、研究了X射線脈沖星信號處理方法。首先，研究了脈沖輪廓構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)，建立了廣義時域脈沖星信號周期搜索方法，并分析了影響脈沖星信號周期搜索的因素。為了提高恢復(fù)輪廓的信噪比，提出了基于最佳Bin

3、數(shù)選擇的輪廓恢復(fù)方法和基于核回歸的輪廓降噪方法。然后，為了解決航天器軌道運動對脈沖星信號處理的影響，提出了基于軌道動力學(xué)輔助的脈沖星信號處理方法。
　　3、研究了脈沖星計時噪聲對導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的影響，并提出相應(yīng)的補償方法。為了降低計時噪聲對脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的影響，從精化計時模型參數(shù)、提升計時模型的預(yù)報能力和改進濾波算法三個方面開展了研究，分別提出了基于穩(wěn)健估計的脈沖星計時參數(shù)擬合方法，基于時序模型的脈沖星計時噪聲預(yù)報方法，

4、基于歷元差分的自適應(yīng)濾波。
　　4、研究了脈沖星時間轉(zhuǎn)換模型誤差源的傳播機理，并提出了誤差源綜合補償方法。根據(jù)主要誤差源（地球星歷誤差、脈沖星角位置誤差、脈沖星距離誤差、星載原子鐘鐘差）為緩變的特點，提出了擴展狀態(tài)法和歷元差分法的系統(tǒng)誤差綜合補償方法。
　　5、研究了以脈沖星為主的多測量信息融合導(dǎo)航框架。提出了X射線脈沖星/傳統(tǒng)天體測量信息組合導(dǎo)航框架。分析最佳的信息融合方式，并分別以近地高軌航天器和深空探測器的自主導(dǎo)航任務(wù)