[发明专利]X射线通信链路捕获方法

说明书

本发明提供了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，首先，建立脉冲星辐射矢量观测坐标系，包括本体的本体坐标系和准直器坐标系，基于观测坐标系建立准直器数学模型，在此基础上建立脉冲星信号辐射方向矢量观测模型；在观测模型基础上，提出两自由度辐射方向矢量搜索算法，实现辐射矢量的快速搜索及获取，在X射线通信收发器与辐射方向矢量方向事先约定的基础上，实现X射线通信链路的无辅助快速捕获。本发明提出捕获方法不依赖于专门的射频或光学链路，抗干扰能力强，自主性强，适合于深空X射线通信的应用。

技术领域

本发明涉及航天应用领域的通信方法，具体涉及一种基于脉冲星辐射方向矢量搜索的X射线通信链路无辅助快速捕获方法。

背景技术

X射线通信(X-ray Communications,XCOM)是一种新兴的深空通信技术，它利用X射线高能量、高频率、低衰减、低色散的良好特性实现高可靠、高速率的通信，是一种极具潜力的深空通信方式。在X射线通信建立前，需要首先实现发送端和接收端的链路捕获，链路捕获完成后才能进行通信。现有光通信使用的链路捕获的方法一般是利用额外的射频或光学捕获链路实现。额外的射频或光学捕获既增加了设备重量，同时，射频或光学链路极易受环境干扰影响，导致捕获链路的不稳定。

X射线脉冲星是自然存在的天体，其围绕自转轴稳定旋转的同时，两轴方向能够辐射出X射线信号。由于脉冲星的星表十分稳定，且距离太阳系很远，从太阳系内观测X射线脉冲星信号时，短期内的星表微小变化可以忽略不计，可以认为达到太阳系的X射线脉冲星信号辐射方向是平行的，且辐射方向是稳定的。脉冲星辐射方向的稳定性为深空中其他系统提供了方向信息。利用X射线脉冲星信号辐射方向矢量实现XCOM链路的捕获是一种可行的方法。

发明内容

针对现有光通信使用的链路捕获的方法存在的问题，本发明提供了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，利用X射线脉冲星信号矢量观测实现，不需要额外的捕获链路，在节省设备重量的同时，不受环境干扰影响，可靠性高，自主性强。

本发明采用以下的技术方案：

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，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；