[发明专利]一种采用X射线脉冲星探测器系统的空间X射线探测方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星空间自主导航技术领域，具体涉及一种采用X射线脉冲星探测器系统的空间X射线探测方法。

背景技术

X射线脉冲星导航是以脉冲星辐射的X射线信号作为外部信息基准，经过相应的信号和数据处理，进行高精度轨道确定、时间同步和姿态测量，自主生成导航电文和控制指令，维持星座基本构形。该技术能够为近地轨道、深空探测和星际飞行的各类航天器提供位置、速度、时间和姿态等导航信息，具有极其重要的工程应用价值和战略意义，已成为国际研究的热点领域。

X射线脉冲星探测器是脉冲星导航系统的核心设备之一。主要任务是探测脉冲星辐射的X射线光子，提取脉冲轮廓和测量脉冲到达时间TOA，为导航算法提供基本输入。要实现X射线脉冲星导航，首先需要对脉冲星发出的周期性X射线进行探测，并对用于导航的脉冲星建立脉冲星数据库。目前，国际还没有成熟的、可用于导航的脉冲星探测器以及利用这种脉冲星探测器在空间实现X射线探测的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用X射线脉冲星探测器系统的空间X射线探测方法，通过在卫星平台上携带探测器，实现对脉冲星发出的周期性X射线进行探测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种采用X射线脉冲星探测器系统的空间X射线探测方法，所述X射线脉冲星探测器系统包括机壳、微通道板MCP组件、闪烁体探测器、采集与控制模块和高压模块；MCP组件、闪烁体探测器、采集与控制模块和高压模块设于机壳内部，机壳提供密封门及密封门开启机构；所述密封门开启机构具有记忆合金驱动组件和电机驱动组件，实现记忆合金和电机两种开启方式，机壳上设有泄压阀和充气阀；闪烁体探测器设于MCP组件下方；采集与控制模块连接MCP组件、闪烁体探测器、高压模块和密封门开启机构，高压模块为MCP组件和闪烁体探测器供电；MCP组件由自上而下依次放置的输入窗、准直器、第一高压电极、第二高压电极、光电阴极、MCP组、第三高压电极、电荷收集阳极和高压地组成；

该方法具体包括如下步骤：

步骤一、探测器系统在地面存储时，密封门关闭，通过充气阀向探测器系统的机壳内部充氮气；

步骤二、卫星入轨后，在可视弧段内，卫星平台向探测器系统的采集与控制模块提供母线电压，此时探测器系统的采集与控制模块加电；

地面通过遥测确认探测器系统加电启动正常后，通过卫星平台向探测器系统发送密封门开启指令，此时探测器系统中的采集与控制模块切换到密封门开启模式；

步骤三、在密封门开启模式下，探测器系统中的采集与控制模块首先启动记忆合金开启方式，为记忆合金驱动组件供电，并通过遥测判断密封门是否打开，如果没有打开，则切换到电机开启方式为电机驱动机构供电，并通过遥测判断密封门是否打开，还将密封门开启状态的遥测数据上报给卫星平台；密封门开启成功后，采集与控制模块切断密封门的配电通路；

地面通过遥测确认密封门开启成功后，通过卫星平台向探测器系统发送高压加电指令，此时探测器系统中的采集与控制模块切换到高压首次加电模式；

步骤四、在高压首次加电模式下，探测器系统中的采集与控制模块将母线电压传输至高压模块，以给高压模块加电；地面通过遥测判断高压模块的输出是否正常，高压模块输出稳定后，执行后续步骤；

步骤五、卫星平台根据地面注入的指令，在指定时间向探测器系统发送开始采集指令，此时探测器系统中的采集与控制模块切换到正常采集模式；

在该正常采集模式下，采集与控制模块开始采集MCP组件产生的MCP探测信号和闪烁体探测器产生的反符合信号，并进行反符合判定：当反符合信号与MCP探测信号为同一时刻的信号，则认为该时刻的MCP探测信号为高能信号，丢弃；对于通过反符合判定的信号，获取其光子到达时间并存储；当采集时间达到设定周期T时长时，停止采集，将存储的光子到达时间上传到卫星平台；

采集与控制模块每完成一个周期T的数据采集后，进入休眠模式；在该休眠模式下，采集与控制模块控制高压模块断电，卫星平台的母线电压仅为探测器采集与控制模块供电，此时，只下传遥测数据和光子到达时间；