[发明专利]X射线通信链路捕获方法

权利要求书

1.一种基于两自由度脉冲星辐射方向矢量搜索的X射线通信链路捕获方法，其特征在于，包括一个两自由度的转台，两自由度的转台上放置有X射线探测器和准直器，准直器位于X射线探测器的前方；

捕获方法包括以下步骤：

步骤1：建立脉冲星辐射矢量观测坐标系，脉冲星辐射矢量观测坐标系包括参考航天器本体的本体坐标系(x_b,y_b,z_b)和准直器坐标系(x_c,y_c,z_c)，

本体坐标系(x_b,y_b,z_b)的质心是航天器的质心，本体坐标系的x_b轴指向航天器长轴方向，z_b轴垂直于航天器的纵断面，x_b,y_b,z_b成右手螺旋坐标系；

准直器坐标系(x_c,y_c,z_c)的z_c轴为准直器的轴向指向方向，x_c、y_c轴位于准直器的底面且相互垂直，z_c轴垂直于x_cy_c所在的平面，x_c、y_c、z_c构成右手螺旋坐标系，x_cy_c平面随着两自由度的转台的转动而转动；

本体坐标系(x_b,y_b,z_b)和准直器坐标系(x_c,y_c,z_c)的坐标原点设为同一点，设α为x_c在x_boy_b平面内的投影x_c'与x_b的夹角，β为z_c与z_c在x_boy_b平面内的投影z_c'的夹角；

步骤2：基于本体坐标系(x_b,y_b,z_b)和准直器坐标系(x_c,y_c,z_c)建立准直器观测模型，根据准直器观测模型获得准直器轴线与脉冲星辐射方向矢量夹角为δ时的有效面积为S_e(δ)，则X射线探测器的有效探测到的光子流量强度为：

Ph_f＝ηS_e(δ)A (1)

其中，η表示探测效率，A为X射线脉冲星信号的辐射流量强度；

步骤3：在初始指向方向为n_zc0、探测器观测的光子流量强度为Ph₀的条件下，设置沿α方向和β方向的搜索步长分别为s₁和s₂；

步骤4：沿α方向和β方向分别步进搜索s₁和s₂，获取探测到的光子流量强度为Ph₂，新的z_c指向为n_zc2；

步骤5：判断是否满足条件1：Ph₂＞Ph₀，满足条件1则令s₁＝2s₁，s₂＝2s₂，继续判断是否满足条件2：|s₁|＜ε且|s₂|＜ε，满足条件2则终止搜索流程，执行步骤9，不满足条件2，则令Ph₀＝Ph₂，n_zc0＝n_zc2，返回步骤4；ε表示终结搜索过程的搜索精度要求；

若Ph₂≤Ph₀，则执行步骤6；

步骤6：沿α方向和β方向分别步进搜索s₁和-s₂/4，计算此时辐射流量强度Ph₃，新的z_c指向为n_zc3，判断是否满足条件3：Ph₃＞Ph₀，满足条件3则令s₁＝s₁，s₂＝-s₂/2，继续判断是否满足条件4：|s₁|＜ε且|s₂|＜ε，满足条件4则终止搜索流程，执行步骤9；不满足条件4，则令Ph₀＝Ph₃，n_zc0＝n_zc3，返回步骤4；

若Ph₃≤Ph₀，则执行步骤7；

步骤7：沿α方向和β方向分别步进搜索-s₁/4和s₂，计算辐射流量强度Ph₄，新的z_c指向为n_zc4，判断是否满足条件5：Ph₄＞Ph₀，满足条件5则令s₁＝-s₁/2，s₂＝s₂，继续判断是否满足条件6：|s₁|＜ε且|s₂|＜ε，满足条件6则终止搜索流程，执行步骤9；不满足条件6，则令Ph₀＝Ph₄，n_zc0＝n_zc4，返回步骤4；

若Ph₄≤Ph₀，则执行步骤8；

步骤8：沿α方向和β方向分别步进搜索-s₁/4和-s₂/4，计算辐射流量强度Ph₅，新的z_c指向为n_zc5，判断是否满足条件7：Ph₅＞Ph₀，满足条件7则令s₁＝-s₁/2，s₂＝-s₂/2，继续判断是否满足条件8：|s₁|＜ε且|s₂|＜ε，满足条件8则终止搜索流程，执行步骤9；不满足条件8，则令Ph₀＝Ph₅，n_zc0＝n_zc5，返回步骤4；

步骤9：搜索流程终止后，获得的脉冲星信号的辐射方向矢量用n_zc表示，令p_e和p_r表示X射线通信收发两端的天线指向，假设已提前约定p_e和p_r与n_zc的夹角分别为θ₁和θ₂，则在获取n_zc之后即确定X射线通信发射源的指向和接受探测器的指向，实现X射线通信链路的捕获。

2.根据权利要求1所述的一种基于两自由度脉冲星辐射方向矢量搜索的X射线通信链路捕获方法，其特征在于，沿α方向步进搜索s₁指的是旋转准直器使α角增加s₁并根据公式(1)计算得到的此时的光子流量强度；

沿β方向步进搜索s₂指的是旋转准直器使β角增加s₂并根据公式(1)计算得到的此时的光子流量强度。