[发明专利]一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器自主导航技术领域，涉及一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法。

背景技术

脉冲星距离太阳系十分遥远，X射线光子在大尺度时空背景下经过几万年以上时间才达到达航天器探测器系统，光子在传输过程中受到弯曲时空的引力效应、航天器的在轨运动效应、以及其它各种延迟效应对X射线脉冲星导航的影响。在X射线脉冲星导航地面试验系统中，通过大尺度时空基准模拟方法，使得有限空间、静态安置的地面试验环境能模拟逼近大尺度空间和高动态X射线光子信号传输效果，这属于脉冲星导航地面试验系统的核心技术。但是目前尚未检索到有关大尺度时空基准模拟的完整设计方案或专门论述。因此，本发明从实际工程应用角度，提出一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法设计方案，以满足利用X射线脉冲星的地面试验系统应用需求。

发明内容

本发明的目的就在于：一种大尺度时空及在轨动态效应模拟方法，从而在有限空间、静态安置的地面试验验证系统中模拟在宇宙空间尺度和高动态环境下X射线光子信号传输效果。

本发明的技术解决方案：

步骤一，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，建立时间基准，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，从而实现同步；

101，需要在广义相对论框架下对构建大尺度时空基准进行定义，具体为：BCRS定义的要点如下：

（1）空间坐标原点为太阳系质心（SSB）；

（2）时空坐标满足谐和规范条件；

（3）时空具有渐近平直的边界条件；

（4）度规张量采用后牛顿近似形式；

（5）空间坐标方向由国际天球参考系（ICRS）定义；

（6）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）；

102，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的时间坐标转换关系，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

TCB-TCG=1c2[∫t0t(12vE2+w0ext(xE))dt+vE·(x-xE)]]]>