脈沖星信號的獲取識別及其在編隊相對導(dǎo)航中的應(yīng)用研究.pdf

1、新世紀(jì)的太空資源爭奪日趨激烈，世界各國開展了針對未來空間的應(yīng)用研究，其間脈沖星導(dǎo)航作為傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)的挑戰(zhàn)者和有益補(bǔ)充，成為今后研究和探討的焦點。采用脈沖星信號作為導(dǎo)航信息的來源，能夠避免近地導(dǎo)航系統(tǒng)作用范圍小的缺點，又完全獨立，不受使用權(quán)限的限制，同時還能提供時間、姿態(tài)、位置等多方面的導(dǎo)航信息。對脈沖星的導(dǎo)航前景進(jìn)行分析，同時對關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)和突破，有利于在激烈的競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位。本文結(jié)合“十一五”預(yù)研背景項目和國家高技術(shù)研究發(fā)展

2、計劃(863)項目，對脈沖星信號處理進(jìn)行深入研究，重點解決導(dǎo)航信號的獲取、識別問題以及基于脈沖星觀測的姿態(tài)測量問題、航天器間相對距離測量問題，具體工作如下：
　　首先在分析課題的目的和意義，廣泛地總結(jié)和分析現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，通過與現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行對比，結(jié)合航天器編隊飛行的特點，詳細(xì)地闡述并分析了脈沖星信號獲取、識別及其在空間應(yīng)用等方面的研究現(xiàn)狀。
　　其次針對脈沖星的信號特性討論了脈沖星的基本分類，對現(xiàn)有的脈

3、沖星輻射機(jī)制、信號特性以及譜特性進(jìn)行分析；對脈沖星特性進(jìn)行研究，為后續(xù)脈沖星信號的識別以及測量奠定理論基礎(chǔ)。
　　針對脈沖星信號的獲取技術(shù)，提出采用多譜段時頻相干接收的方法，通過擴(kuò)大探測器對脈沖星光子的頻率響應(yīng)范圍，降低對單一時間相干累積的依賴，同時利用EMD分解等多種手段用于對脈沖星信號進(jìn)行去噪聲處理，采用近似熵作為EMD信號復(fù)原所需測量的后向疊加算法判斷閾值，并且在此基礎(chǔ)上，提出無閾值的塔式EMD分解的噪聲處理方法。
　

4、　其后針對脈沖星的信號特點，提出了以脈沖星的瞬時頻率和瞬時幅度作為不同脈沖星辨識的特征，并采用能量中心頻率以及奇異值特征優(yōu)化降維處理方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，再利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等方法對脈沖星信號進(jìn)行自適應(yīng)識別。第三章的研究方法涉及非平穩(wěn)信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模式識別方法等。
　　針對基于X射線脈沖星的姿態(tài)測量問題，提出了一種基于X射線脈沖星平行光線多平面觀測的姿態(tài)測量方法，該方法引入了平行光線觀測的設(shè)計方法，通過測量不同平面內(nèi)接收的

5、X射線脈沖星光子能量，以及測量值和各平面之間的相對幾何關(guān)系，計算出脈沖星矢量的幅值和空間角，從而實現(xiàn)了脈沖星矢量的測量。通過對多顆脈沖星的觀測，可以獲得多個脈沖星矢量，利用多個矢量能夠完成姿態(tài)的測量。
　　最后研究利用脈沖星觀測確定航天器編隊間相對距離確定的方法，針對脈沖星信號的特性以及編隊衛(wèi)星系統(tǒng)的特點，采用相關(guān)處理的方法實現(xiàn)編隊航天器系統(tǒng)中相對距離的估計，并對相對距離測量觀測所需的脈沖星類型及其頻譜特性進(jìn)行分析，同時針對脈沖星