具有多物理特性的航天器處X射線脈沖星信號半物理模擬研究.pdf

1、在缺乏巡天觀測數(shù)據(jù)的背景下，利用仿真技術產(chǎn)生具有真實物理特性的脈沖星信號可以推動國內(nèi) X射線脈沖星導航理論研究。目前關于脈沖星信號仿真技術的研究集中在數(shù)值仿真和半物理仿真兩個方面：數(shù)值仿真采用算法產(chǎn)生光子序列，本質(zhì)是偽隨機數(shù)，可信度低；半實物仿真利用脈沖輪廓經(jīng)過物理過程的調(diào)制產(chǎn)生光子序列，保留了物理過程，可信度高，但現(xiàn)有模擬系統(tǒng)多是模擬SSB處的X射線脈沖星光子信息，而不是在軌航天器處的脈沖星信號，這不能滿足導航算法、星載時鐘校正等理論

2、研究的需要。
　　本文提出了一種高精度、高可信度的航天器處 X射線脈沖星信號半物理模擬新方法。該方法利用航天器處脈沖星信號所包含的自轉(zhuǎn)特性、空間多普勒效應、傳播相對論效應等對標準脈沖輪廓進行調(diào)制，生成航天器處脈沖輪廓，進一步通過硬件系統(tǒng)的調(diào)制產(chǎn)生具有多物理特性的航天器處光子序列。根據(jù)該方法，研制了 X射線脈沖星信號半物理模擬系統(tǒng)，主要包括：脈沖輪廓生成軟件，實現(xiàn)了航天器處脈沖輪廓生成算法，產(chǎn)生連續(xù)的、具有多物理特性的航天器處脈沖輪

3、廓數(shù)據(jù)；基于FPGA的數(shù)據(jù)流控制電路，其接收脈沖輪廓數(shù)據(jù)并控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出脈沖輪廓電壓信號；信號驗證系統(tǒng)將模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)對比，驗證模擬信號的特性。
　　采用與RXTE衛(wèi)星相同的軌道和時間參數(shù)，利用所設計的仿真系統(tǒng)產(chǎn)生光子序列，將該序列與RXTE實測數(shù)據(jù)進行對比。分析結(jié)果表明，本文所提方法產(chǎn)生的光子信息經(jīng)過不同的處理流程都表現(xiàn)出了與實測數(shù)據(jù)相同的特性，且經(jīng)過正確的數(shù)據(jù)處理流程恢復的累積脈沖輪廓與標準脈沖輪廓的相關系數(shù)大