[发明专利]基于X射线脉冲星的导航卫星自主导航系统与方法

摘要

基于X射线脉冲星的导航卫星自主导航系统包括：X射线探测器、星载原子时钟组、太阳系行星参数数据库、X射线脉冲星模型及特征参数数据库、星载计算机、捷联惯性导航系统SINS和自主导航算法模块库；自主导航方法利用脉冲星辐射的X射线光子作为外部信息输入，提取脉冲到达时间TOA和角位置信息，通过自主导航滤波器进行数据处理，实时获取导航卫星位置、速度、时间和姿态等导航参数，自主生成导航电文和控制指令，实现导航星座自主运行。本发明具有能够为导航卫星提供长时间高精度自主导航的优点，提高导航卫星自主导航信息处理的容错能力。本发明还适用于近地轨道、深空和行星际飞行航天器及无稠密大气天体着陆器及其表面巡游器的高精度自主导航。

主权项

1、基于X射线脉冲星的导航卫星自主导航系统，其特征在于包括：X射线探测器、星载原子时钟组、太阳系行星参数数据库、X射线脉冲星模型及特征参数数据库、星载计算机、捷联惯性导航系统SINS和自主导航算法模块库；X射线探测器探测脉冲星辐射的X射线光子，利用光子信号整合测量脉冲轮廓，由星载原子时钟组测量脉冲轮廓基准点的到达时间，同时X射线探测器还提取脉冲星影像和角位置信息，并将脉冲到达时间和角位置信息送至星载计算机；星载计算机调用太阳系行星参数数据库和X射线脉冲星模型及特征参数数据库进行脉冲到达时间转换改正计算，调用自主导航算法模块库进行Kalman滤波处理，获得卫星位置、速度、时间和姿态信息；星载计算机将卫星位置、速度和姿态信息送至捷联惯性导航系统SINS，修正SINS导航参数初始值，得到更新后的位置、速度和姿态信息再送回星载计算机，星载计算机调用自主导航算法模块库中的双核Kalman滤波算法进行组合导航计算和容错处理，输出高精度的自主导航参数信息，即位置、速度和姿态信息；星载计算机将高精度的卫星位置、速度和姿态信息反馈到SINS，对SINS惯性测量部件IMU漂移误差进行校正；利用SINS实时输出的卫星位置、速度和姿态信息，以及星载计算机输出的时间信息，生成导航电文和控制指令，进行导航卫星绝对站位保持，维持导航星座基本构形，从而实现导航卫星长时间高精度自主导航。