X射線脈沖星導(dǎo)航中的時(shí)延估計(jì)方法研究.pdf

1、X射線脈沖星作為一種特殊的天體，它具有大質(zhì)量、高密度、高磁能的物理特性，擁有比原子鐘更加精確穩(wěn)定的周期，可以作為時(shí)間基準(zhǔn)，并將被廣泛地應(yīng)用于天文自主導(dǎo)航。在X射線脈沖星導(dǎo)航這一新型的天文自主導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，脈沖到達(dá)時(shí)間(TOA，Time of Arrival)的估計(jì)是導(dǎo)航定位技術(shù)的核心，由于TOA的估計(jì)精度直接受到X射線脈沖星觀測(cè)累積脈沖輪廓與標(biāo)準(zhǔn)累積脈沖輪廓之間的時(shí)延估計(jì)精度的影響，時(shí)延估計(jì)值已成為X射線脈沖星導(dǎo)航中非常重要的測(cè)量數(shù)據(jù)

2、。因此，研究高精度、實(shí)時(shí)、快速的累積脈沖輪廓時(shí)延估計(jì)方法，是提高X射線脈沖星導(dǎo)航定位性能的重要途徑（p128.4—V249.323）。
　　在X射線脈沖星導(dǎo)航研究中，雙譜算法作為估計(jì)累積脈沖輪廓時(shí)延的一種經(jīng)典方法，理論上可以完全抑制高斯噪聲，但其二維傅里葉變換以及迭代過(guò)程將會(huì)增加時(shí)延估計(jì)算法的復(fù)雜性，使得導(dǎo)航算法計(jì)算量增大，從而增加了運(yùn)行時(shí)間。本文在深入地研究基于雙譜算法的X射線脈沖星累積脈沖輪廓的時(shí)延估計(jì)方法后，根據(jù)X射線脈沖星

3、信號(hào)的特征，從優(yōu)化雙譜估算過(guò)程和提取雙譜特征譜點(diǎn)兩個(gè)角度改進(jìn)了該算法:
　　(1)提出了一種X射線脈沖星累積脈沖輪廓時(shí)延的快速計(jì)算方法:首先計(jì)算X射線脈沖星標(biāo)準(zhǔn)累積脈沖輪廓的三階自累積量的一維切片和標(biāo)準(zhǔn)累積脈沖輪廓與觀測(cè)累積脈沖輪廓之間的三階互累積量的一維切片，然后將上述得到的三階自累積量和三階互累積量進(jìn)行廣義加權(quán)相關(guān)運(yùn)算，采用互相關(guān)函數(shù)取代雙譜變換來(lái)提高計(jì)算速度，最后通過(guò)尋找互相關(guān)函數(shù)的極值點(diǎn)來(lái)進(jìn)行時(shí)延估計(jì)。
　　(2)結(jié)

4、合雙譜算法和人工智能算法，提出了一種估計(jì)X射線脈沖星累積脈沖輪廓的時(shí)間延遲的方法:在地面控制中心引入螢火蟲群優(yōu)化算法提取X射線脈沖星標(biāo)準(zhǔn)累積脈沖輪廓的雙譜特征譜點(diǎn)，并存入航天器數(shù)據(jù)庫(kù)，然后在航天器中只需計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)累積脈沖輪廓和觀測(cè)累積脈沖輪廓在已存儲(chǔ)的特征譜點(diǎn)處的雙譜值，從而達(dá)到快速計(jì)算時(shí)延的目的。
　　文中通過(guò)歐洲脈沖星網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)(EPN，European Pulsar Network)獲取X射線脈沖星信號(hào)數(shù)據(jù)，并仿真生成X射線脈