一种X射线脉冲星导航使用的选星方法

摘要

一种X射线脉冲星导航使用的选星方法，其步骤为：(1)去除会发生闪变的脉冲星；(2)根据航天器的飞行任务轨道预报脉冲星的可用性，排除不能使用的脉冲星；(3)计算星表数据库中可用X射线脉冲星的TOA估计精度；(4)结合航天器的飞行任务轨道和季节，计算星表数据库中可用脉冲星的星表位置误差对脉冲信号测量精度的影响；(5)计算TOA估计精度和星表位置误差对脉冲星信号测量的综合影响；(6)根据X射线脉冲星导航定位误差矩阵，计算最优导航X射线脉冲星星组合使得定位误差矩阵最小，最优组合的X射线脉冲星可用作导航使用。本发明具有原理简单、可操作性强、易推广和使用、能提高导航稳定性和可靠性等优点。

主权项

1.一种X射线脉冲星导航使用的选星方法，其特征在于步骤为：（1）基于天文观测数据，去除航天器运行期间会发生闪变的脉冲星；（2）根据航天器的飞行任务轨道预报脉冲星的可用性，去除不能使用的脉冲星；（3）通过下式计算星表数据库中可用X射线脉冲星的TOA估计精度：${\sigma }_{\mathrm{TOA}}=\frac{\sqrt{\frac{1}{4}{T}_{50}^2+T_b^2}}{\sqrt{A·\mathrm{\Delta t}}}·\frac{\sqrt{{\lambda }_n+{\lambda }_p}}{{\lambda }_p}$其中，T₅₀是X射线脉冲信号半流量密度持续时间；T_b是探测器时间分辨率；λ_p和λ_n分别是脉冲信号和背景噪声的平均流量密度，A是探测器有效面积，Δt是观测持续时间；（4）结合航天器的飞行任务轨道和季节，计算星表数据库中可用脉冲星的星表位置误差对脉冲信号测量精度的影响；星表位置误差对脉冲信号测量精度的影响服从正态分布，其均方差为：$\left\{\begin{array}{c}{\sigma }_{\mathrm{PE}}=\sqrt{A^2+B^2}\\ A=[-(X_B+x)\cos \tilde{\delta }\sin \tilde{\alpha }+(Y_B+y)\cos \tilde{\delta }\cos \tilde{\alpha }]{\sigma }_a\\ B=[(X_B+x)\sin \tilde{\delta }\cos \tilde{\alpha }+(Y_B+y)\sin \tilde{\delta }\sin \tilde{\alpha }-(Z_B+z)\cos \tilde{\delta }]{\sigma }_{\delta }\end{array}\right.$其中，赤经和赤纬误差服从均值为零的正态分布，它们的均方差分别为σ_α，σ_δ；X_B，Y_B和Z_B是航天器的中心引力天体在太阳系质心坐标系中的位置分量，通过精确的天文星历计算获得；x，y和z分别是航天器相对于中心引力天体的位置在太阳系质心坐标系中三个坐标轴方向上的分量；是X射线脉冲星赤经，是X射线脉冲星赤纬；（5）计算TOA估计精度和星表位置误差对脉冲星信号测量的综合影响，X射线脉冲星导航信号的测量均方差为：${\sigma }_M=\sqrt{C^2{·\sigma }_{\mathrm{TOA}}^2+{\sigma }_{\mathrm{PE}}^2}$其中C是光速；（6）计算最优导航X射线脉冲星组合，针对选择使用的X射线脉冲星颗数，计算星表数据库中可用Ｘ射线脉冲星的所有排列组合下的导航定位误差矩阵，最小定位误差矩阵对应的Ｘ射线脉冲星组合即为最优Ｘ射线脉冲星组合，作为导航脉冲星使用。