[发明专利]单X射线脉冲星导航观星序列选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航方法领域，特别地，涉及一种用于X射线脉冲星导航的观星序列选择方法，适用于不同飞行任务的单X射线脉冲星导航任务。

背景技术

X射线脉冲星导航是一种新兴的天文导航方法。同传统的天文导航方法相比，X射线脉冲星导航可提供良好的外部参考时间频率基准。同以GPS（Global Positioning System）为例的卫星导航系统相比，X射线脉冲星导航不局限于近地空间，可服务于深空探测器。同其他波段相比，X射线脉冲星在X射线频段的特征明显，可避免空间各种信号的干扰。在满足流量和时空分辨率的前提下可降低探测器的体积和功耗。此外，X射线脉冲星的数目较少，信号结构简单，降低了信号识别的难度。

单X射线脉冲星导航方法仅要求航天器搭载一颗探测器，可大幅降低X射线脉冲星导航系统的体积和功耗。为了保证导航性能，单X射线脉冲星导航系统要求航天器分时段观测不同的脉冲星。因此，观星序列的选择会直接影响单X射线脉冲星导航系统的性能。为了选择最佳的导航脉冲星，就必须提出相应的指标函数。论文“毛悦,宋小勇,柴飞,脉冲星TOA测量误差及几何精度分析[J],测绘科学技术学报,2009,26(2):140-143.”和“褚永辉,王大轶,黄翔宇,脉冲星导航中最优脉冲星组合选取方法[J],中国空间科学技术,2011,5:64-69.”均提出了各自的选星指标函数。这两种指标函数借鉴了GPS导航中的GDOP概念，但仅考虑了脉冲星自身的几何分布和相应的脉冲到达时间测量精度的影响。申请号为201110095075.9的专利提出了一种综合考虑脉冲星星表位置误差、几何分布、脉冲星到达时间测量精度的选星策略。申请号为201310117103.1的专利提出了一种基于Fisher信息阵的脉冲星导航选星方法。这两份专利提出的方法也仅考虑了脉冲星自身特征对导航精度的影响。然而，单X射线脉冲星导航系统必须通过滤波技术融合航天器轨道动力学信息和单X射线脉冲星测量信息才能实现导航定位。在该种情况下，若仅考虑脉冲星自身特征的影响而忽略航天器轨道的影响，难以准确选择最佳的导航脉冲星。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：为了提高单X射线脉冲星导航系统的性能，本专利综合考虑航天器轨道信息和脉冲星特征信息，提出一套可行的单X射线脉冲星导航观星序列选择方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于可观性分析的单X射线脉冲星导航观星序列选择方法，步骤为：

（1）根据天文观测数据，去除在航天器导航过程中会发生周期跃变的脉冲星；

（2）去除在导航过程中会被天体遮挡的脉冲星；

（3）分析航天器和太阳连线与航天器和脉冲星连线的夹角（即太阳遮蔽角），根据航天器的热控系统要求，去除在太阳遮蔽角内的脉冲星；

（4）在通过了（1）-（3）步筛选的脉冲星中，利用下式计算每颗脉冲星的脉冲到达时间的估计精度：

σTOA=14T502+Tb2A·Δt·λn+λpλp---(1)]]>