脈沖星信號特征識別與處理.pdf

1、隨著人類對未知領域探索范圍的擴大，深空探測對航天器自主導航提出了越來越高的要求。為了實現(xiàn)自主導航，人類需要構建純自然的天體導航系統(tǒng)。20世紀80年代發(fā)現(xiàn)的脈沖星，具有穩(wěn)定的周期和合適的天空幾何分布，為人類構建航天器自主導航系統(tǒng)提供了可能性。脈沖星導航的關鍵技術是脈沖星信號的探測和識別。針對脈沖星信號的特點，本文設計了一種新型的脈沖星信號探測器，具有低功耗和小型化的特點。利用脈沖星信號探測器檢測到的信號，對脈沖星信號進行識別和分類。本課題

2、引入特征頻率的概念對脈沖星信號進行識別，并在識別的基礎上完成對脈沖星信號到達航天器時間TOA(Time of arrival)的估計。改進了傳統(tǒng)脈沖星識別方法中的長期積累性的缺點，實現(xiàn)實時性的檢測。利用脈沖星對航天器進行定姿，需要在信號識別的基礎上，完成脈沖星矢量的測量。本文提出一種基于最小二乘法的多傳感器脈沖星矢量測量算法并進行了仿真驗證。
　　首先，本文對脈沖星信號的特點進行介紹，詳細介紹了脈沖星適用于導航的優(yōu)點和可能性。針對

3、脈沖星信號的特點，設計一種新型的探測器—SEED。對探測器中的一個探測單元做了IC電氣仿真，并建立脈沖星到達探測器的數(shù)學模型，進行了功能仿真，仿真結果表明，此種新型的脈沖星探測器可以完成脈沖星探測的功能，并兼具小型化和低功耗的優(yōu)點，從而降低航天器的功耗。
　　脈沖星的自主導航技術的關鍵是脈沖星信號的識別和TOA(Time of arrival)的估算。本文引入脈沖星特征頻率的概念，將復雜的脈沖星的周期信號的處理問題轉化為簡單的脈沖

4、星特征頻率信號的處理問題。分別從匹配濾波和窄帶濾波的角度對特征頻率識別法進行了理論推導。詳細分析了脈沖星的周期特性和基頻特性，論證了特征頻率識別法的可行性。為保證脈沖星特征頻率檢測的有效性和準確性，本文利用特征頻點鄰閾檢測的方法。通過仿真計算，利用特征頻率識別法完成了單顆脈沖星與多顆脈沖星的識別。將本文所用的方法與傳統(tǒng)的方波變換法和倒譜變換法進行比較，特征頻率法在相位處理和抗噪性上表現(xiàn)出很好的特性。在進行TOA參數(shù)估算時，選擇了相關延時