[发明专利]基于频率预报的航天器处脉冲星导航观测量获取方法

说明书

本发明提出了一种基于频率预报的航天器处脉冲星导航观测量获取方法，实现步骤为：(1)初始化参数；(2)获取于观测时间内航天器在SSB坐标系中的运行轨道预报值；(3)获取SSB坐标系中航天器速度预报矢量在X射线脉冲星方向的投影分量；(4)获取航天器处的脉冲星自转频率预报函数；(5)利用基于相位累加的轮廓折叠方法获取航天器处的脉冲星辐射信号观测轮廓；(6)获取脉冲星导航观测量。本发明因在进行脉冲时延估计时对航天器处的脉冲星自转频率进行预报，并由预报频率采用基于相位累加的轮廓折叠方法得到脉冲星辐射信号观测轮廓，避免了现有技术中的时间转换运算，在不降低时延估计精度的同时，有效减少运算量并降低时间消耗。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种X射线脉冲星导航观测量获取方法，具体涉及一种基于频率预报的航天器处脉冲星导航观测量获取方法，可用于X射线脉冲星导航。

背景技术

脉冲星是一种高速旋转的具有极强磁场的中子星，它具有极佳的自转稳定性，其辐射波束周期性地扫过太阳系。X射线脉冲星导航XPNAV作为一种新型导航方式，就是利用脉冲星稳定的自转周期进行导航，它可为航天器提供位置和时间等导航信息。脉冲星的辐射信号是开展脉冲星导航的基本数据资料，不同于可直接观测幅度的电磁波信号，航天器直接观测的是脉冲星辐射出的X射线光子到达航天器的TOA时刻序列，该序列就是脉冲星辐射信号的基本观测信息，通过对X射线脉冲星光子TOA序列进行折叠，就可以得到脉冲星辐射信号的轮廓。将航天器处的脉冲星辐射信号观测轮廓与太阳系质心SSB处的脉冲星辐射信号标准轮廓进行比较，就可获得脉冲星辐射信号的时延估计值，这就是XPNAV的导航观测量，将时延估计值代入导航算法中就能获得航天器位置和时间等导航信息。导航观测量的精度直接决定导航精度，而通过较快的运算获取较高精度的导航观测量是XPNAV能够成功应用的关键。

目前的脉冲星导航观测量获取方法主要是围绕脉冲星辐射信号轮廓展开：首先将在航天器处观测的X射线脉冲星光子TOA序列经过时间转换模型运算，得到转换至太阳系质心SSB处的X射线脉冲星光子TOA序列，然后根据脉冲星计时模型进行计算，得到光子TOA序列对应的相位序列，之后根据光子的相位序列进行历元折叠，得到脉冲星辐射信号的观测轮廓，最后对观测轮廓与SSB处的脉冲星辐射信号标准轮廓进行脉冲时延估计，得到脉冲星导航观测量。时延估计精度受到观测时长、时间转换精度、时延估计精度等因素的影响。其中在进行时间转换运算时需要对每一个光子TOA查询太阳系内多个天体的星历数据，而频繁的星历查询会带来巨大的运算量和时间开销，同时精确的时间转换公式也相当复杂，因此在计算时又会产生巨大的运算量和时间开销；当观测时间内的光子数量较多时，时间转换运算产生的运算量和时间开销会更加可观，严重影响算法的使用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于频率预报的航天器处脉冲星导航观测量获取方法，用于解决现有技术中因对大量X射线脉冲星光子TOA时刻进行时间转换带来的运算量巨大和时间消耗高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)初始化参数：