[发明专利]一种集群分布式脉冲星自主导航系统的控制方法

说明书

本发明涉及空间飞行器脉冲星自主导航技术领域，具体涉及一种集群分布式脉冲星自主导航系统的控制方法。包括若干集群分布式布局的卫星，所述卫星上设置有脉冲星探测器载荷、星间链路载荷、星敏感器载荷及导航计算模块。本发明提供了一套新的脉冲星自主导航系统，能够以集群分布的方式实现卫星自主导航。通过星间链路测距和星光角距观测的方式实现了卫星之间光子序列的折算，从而能够等效实现脉冲星大面积观测阵列的合成。突破了单卫星脉冲星导航方式卫星平台对探测器面积的制约。系统能够有效利用各种类型的卫星，即使是普通卫星也可通过在其上搭载本发明中的载荷，灵活接入集群导航系统，实现集群脉冲星自主导航。

技术领域

本发明涉及空间飞行器脉冲星自主导航技术领域，具体涉及一种集群分布式脉冲星自主导航系统的控制方法。

背景技术

脉冲星自主导航技术是空间飞行器实现自主导航的新手段。由于宇宙中的脉冲星发出的信号普遍较弱，为了保证脉冲星探测器收集到足够多的光子信息实现导航计算，空间飞行器一方面可以增加对脉冲星的探测时间，另一方面可以增加探测器面积。但是，对于有限的空间飞行器资源，增加足够大的面积代价也极大，而长时间的探测显然也导致导航定位信息频率较低。另外，当飞行器采用几何法定位时，需要同时观测3个方向维度上的脉冲星，这就要求探测器具有3个探头。

近年来，国内外学者和技术人员将单飞行器脉冲星自主导航方式进行了拓展，实现了多飞行器脉冲星自主导航的方法。该方法在原有单飞行器实现脉冲星自主导航的基础上，对各飞行器的导航结果进行进一步优化处理，进而提高各飞行器的自主导航精度。显然，该类方法本质上仍然是一种单飞行器导航，其仍然无法回避单飞行器导航的探测时间、探测面积和探测维度问题。

因此，本发明公开了一种能够极大提高脉冲星自主导航效率的脉冲星自主导航系统，以解决现有脉冲星自主导航技术在探测时间、探测面积及探测维度上存在的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种集群分布式脉冲星自主导航系统的控制方法。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种集群分布式脉冲星自主导航系统，包括若干集群分布式布局的卫星，所述卫星上设置有脉冲星探测器载荷、星间链路载荷、星敏感器载荷及导航计算模块。

进一步，所述脉冲星探测器载荷包括第一转台、光子探头、第一信号放大与采集电路、脉冲星跟踪模块、光子序列编码模块。

进一步，所述脉冲星跟踪模块包括：

脉冲星数据库，用于储存作为导航源的脉冲星的星图信息；

脉冲星转台控制子模块，与所述脉冲星数据库相连，用于根据卫星位置预估值、脉冲星的位置计算得到第一转台的转动角度，进而驱动第一转台转动，从而使被测脉冲星始终处于光子探头的视野。

进一步，所述星敏感器载荷包括第二转台、光学探头、第二信号放大与采集电路、星图匹配模块、星图角距生成模块。

进一步，所述星图匹配模块包括：

星图数据库，用于储存背景恒星的星图信息；

星敏感器转台控制子模块，与所述星图数据库相连，用于控制第二转台转动，使建立星间链路的主星或中继星以及2个及以上储存在星图数据库内的背景恒星始终处于光学探头的视野内。

进一步，所述导航计算模块包括：

集群卫星脉冲星观测任务动态规划单元，用于根据卫星集群的星间链路、轨道和姿态估值的具体信息，动态地计算和分配集群中各个卫星对脉冲星的观测任务；

光子序列折算单元，用于实现辅星处光子序列向主星位置处的折算；