[发明专利]一种普适性的脉冲星自主导航测量模型构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲星自主导航测量模型，适用于基于脉冲星的各类空间飞行器自主导航领域。

背景技术

脉冲星自转周期非常稳定，其自转参数和天体测量参数可以高精度测定。一组分布于空间各个方向，其空间位置坐标和自转模型经过精确测量的脉冲星构成惯性时空参考架，可用于各类飞行器自主导航。脉冲星自主导航的基础是构建高精度的脉冲星导航测量模型和脉冲星观测方程。目前，在已经发表的有关脉冲星自主导航文献中，关于脉冲星导航的测量模型，基本上都沿用了Sheikh博士的模型(参见Sheikh S I.the Use of Variable Celestial X Ray Sources for Spacecraft Navigation[D]，Ph.D Dissertation.Dept.of Aerospace Engineering，University of Marylan，UMI，2005)。该模型给出的是，脉冲星脉冲到达飞行器时刻与到达太阳系质心时刻的差值表达式，该表达式并不能严格描述脉冲星脉冲到达飞行器时刻与脉冲星脉冲发射时刻之间的关系。基于Sheikh模型建立的脉冲星导航观测方程，不适当地引入了太阳系质心相对于日心位置矢量，没有完全消除太阳系Shapiro延迟影响，没有包括脉冲星相对太阳系质心运动速度导致的一阶多普勒延迟，没有涉及脉冲双星的轨道运动延迟改正问题。另外，Sheikh模型与建立脉冲星星历(自转模型参数和天体测量参数)的射电计时观测采用的脉冲星计时模型不一致，在实际导航应用时，会人为地引入系统误差。申请号为200710191527.7的中国专利文件公布了一种多信息融合的组合导航方法。申请号为200910063267.4的中国专利文件公布了一种脉冲星/CNS组合导航方法。这些文献，讨论了脉冲星导航的滤波算法问题，原则上，仍然基于Sheikh的测量模型和观测方程。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种普适性的严格的脉冲星导航测量模型，该模型严格描述了脉冲星脉冲到达飞行器时刻和脉冲星脉冲发射时刻之间的理论关系，并与脉冲星计时观测模型保持一致。同时，给出的导航模型考虑到了脉冲星空间运动速度的影响和脉冲双星轨道运动的影响，是一种更为适用的脉冲星导航模型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1.构建脉冲星导航测量模型

(1)计算脉冲星脉冲信号几何延迟