[发明专利]一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法

权利要求书

1.一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法，其特征在于： 

步骤一，在广义相对论框架下对构建大尺度时空基准进行定义后，建立太阳系质心坐标系BCRS和地心参考坐标系GCRS的转换关系，为空间基准；同时，利用脉冲星计时模型来实现脉冲星时校正星载时钟和地面原子时钟，建立时间基准，从而实现同步； 

步骤二，利用步骤一的时空基准关系，将航天器接收到的光子脉冲时间转换到太阳系质心坐标系中，同预先设置的数据库中脉冲星计时模型预报的光子脉冲到达时间进行对比，获得航天器至太阳系质心的时间延迟量； 

步骤三,利用信号调制器，调用数据库中的脉冲星特征参数数据和标准脉冲轮廓数据，生成电脉冲轮廓模拟信号，同时，利用步骤三中得到的时间延迟量，将其加载在信号中进行调制，输出到X射线信号发生器中，从而实现航天器在空间大尺度和在轨动态环境下探测到的X射线光子脉冲模拟信号。 

2.根据权利要求1所述的一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法，其特征在于：步骤一中，在广义相对论框架下对构建大尺度时空基准进行定义，指的是太阳系质心坐标系BCRS定义和地心参考系GCRS定义； 

太阳系质心坐标系BCRS定义的要点如下： 

空间坐标原点为太阳系质心SSB； 

（1）时空坐标满足谐和规范条件； 

（2）时空具有渐近平直的边界条件； 

（3）度规张量采用后牛顿近似形式； 

（4）空间坐标方向由国际天球参考系ICRS定义； 

（5）时间坐标为太阳系质心坐标时TCB； 

同理，地心参考系GCRS定义的要点如下： 

（1）空间坐标原点为地球质心（EB）； 

（2）时空坐标满足谐和规范条件； 

（3）相对于BCRS无运动学旋转； 

（4）度规张量采用后牛顿近似形式； 

（5）时间坐标为地心坐标时（TCG）。 

3.根据权利要求1和2所述的一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法，其特征在于：在步骤一中，利用度规张量的后牛顿近似形式，建立BCRS系与GCRS系之间的时空转换关系；即，在BCRS系中任取一个时空坐标点（ct，x）同一点在GCRS系中时空坐标表示为（cT，X）在完整的后牛顿近似下时间坐标转换关系，即太阳系质心坐标时（TCB）与地心坐标时（TCG）的转换关系可以表示为 

式中，TCB为太阳系质心坐标系BCRS中的任取一点的坐标时，同一点在地心参考坐标系GCRS系中坐标时表示为TCG，x为太阳系质心坐标系BCRS中的任取一点的空间坐标；为地心参考坐标系GCRS中的任意一点的坐标时；x_E、v_E分别表示地球质心在太阳系质心坐标系BCRS中的位置和速度矢量；v_E表示速度矢量v_E的模，为速度矢量v_E的二次方；为速度矢量v_E的四次方；w_0ext(x_E)表示除地球之外的太阳系其它天体在地心处的牛顿引力位之和；表示除地球之外的太阳系其它天体在地心处的引力矢量位之和；为地球质心在太阳系质心坐标系BCRS中的速度分量;积分上限t＝TCB为太阳系质心坐标系BCRS中的任取一点的坐标时，而下限t₀表示给定的基准时刻；c表示真空中光的传播速度； 

在完整后牛顿近似下太阳系质心坐标系BCRS和地心参考坐标系GCRS中空间坐标转换关系为 

式中，x为太阳系质心坐标系BCRS中的任取一点的空间坐标；X为地心参考坐标系GCRS中的任意一点的空间坐标；x_E、v_E分别表示地球质心在太阳系质心坐标系BCRS中的位置和速度矢量；w_0ext(x_E)表示除地球之外的太阳系其它天体在地心处的牛顿引力位之和；a_E表示地球质心在太阳系质心坐标系中的加速度矢量；c表示真空中光的传播速度；O(c^-4)表示高阶小量。