X射線脈沖星信號(hào)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(duì)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(yùn)營費(fèi)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(hào)處理和導(dǎo)航方法兩個(gè)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(gè)數(shù)）。再次，通過分析X射線敏感器的指標(biāo)需求，對(duì)探測(cè)器有效面積和時(shí)間分辨率的設(shè)計(jì)提出指標(biāo)的確定方法。最后，為應(yīng)對(duì)近地空間動(dòng)力學(xué)環(huán)境和脈沖星導(dǎo)航觀測(cè)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(hào)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(shí)域脈沖星信號(hào)周期搜索方法，并分析了影響脈沖星信號(hào)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(yùn)動(dòng)對(duì)脈沖星信號(hào)處理的影響，提出了基于軌道動(dòng)力學(xué)輔助的脈沖星信號(hào)處理方法。
　　3、研究了脈沖星計(jì)時(shí)噪聲對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的影響，并提出相應(yīng)的補(bǔ)償方法。為了降低計(jì)時(shí)噪聲對(duì)脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的影響，從精化計(jì)時(shí)模型參數(shù)、提升計(jì)時(shí)模型的預(yù)報(bào)能力和改進(jìn)濾波算法三個(gè)方面開展了研究，分別提出了基于穩(wěn)健估計(jì)的脈沖星計(jì)時(shí)參數(shù)擬合方法，基于時(shí)序模型的脈沖星計(jì)時(shí)噪聲預(yù)報(bào)方法，

4、基于歷元差分的自適應(yīng)濾波。
　　4、研究了脈沖星時(shí)間轉(zhuǎn)換模型誤差源的傳播機(jī)理，并提出了誤差源綜合補(bǔ)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(diǎn)，提出了擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)法和歷元差分法的系統(tǒng)誤差綜合補(bǔ)償方法。
　　5、研究了以脈沖星為主的多測(cè)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(cè)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(cè)器的自主導(dǎo)航任務(wù)