[发明专利]一种X射线脉冲星导航脉冲TOA的确定方法

摘要

本发明涉及一种X射线脉冲星导航脉冲TOA的确定方法，该方法首先根据观测时间内得到的光子序列，在选取的折叠周期内进行脉冲轮廓折叠，并且进行归一化得到归一化强度矢量，再对该归一化强度矢量的协方差矩阵进行特征子空间分解得到噪声子空间矩阵，并根据标准脉冲轮廓构造搜索向量，然后由该噪声子空间矩阵和搜索矢量得到脉冲TOA的谱，并通过对脉冲TOA的谱进行谱峰值搜索得到脉冲TOA的值；该方法基于特征子空间分解进行脉冲TOA确定可以有效提高脉冲TOA的计算精度，并采用脉冲轮廓折叠提高脉冲轮廓估计值与标准脉冲轮廓的逼近程度，从而提高观测时间内的脉冲TOA计算精度。

主权项

一种X射线脉冲星导航脉冲TOA的确定方法，其特征在于包括下列步骤：(1)、根据设定的观测脉冲星序号，得到所述脉冲星的脉冲周期P和标准脉冲轮廓S(t)；(2)、从观测时间起点τ0开始，利用探测器接收光子，并记录所述光子的到达时间，在设定的观测时间τobs内，得到光子序列Tg＝[τ1,τ2,…,τk,…,τNg]T，其中τk为第k个光子到达探测器的时间，k＝1、2、…、Ng，Ng为观测过程中所述探测器接收到的光子总数；(3)、根据步骤(2)得到的光子序列，进行光子历元折叠并进行归一化，得到折叠轮廓的归一化强度矢量R＝[r1,r2,…,rN]T，具体处理过程如下：(3a)、在观测时间段τ0～τ0+τobs内选取折叠起点为τ0f，并以脉冲周期P为折叠周期，得到折叠时间段τ0f～τ0f+P，其中τ0≤τ0f≤τ0+τobs‑P；(3b)、将步骤(3a)得到的折叠时间段均匀划分为N个折叠时间格，其中，第n个折叠时间格为τ0f+(n‑1)τb～τ0f+nτb，其中，n＝1，2，…,N，所述折叠时间格长度(3c)、在k＝1、2、…、Ng时，根据如下判断方法确定各光子到达时间在折叠时间段内的位置，并统计得到各折叠时间格内的光子数：如果第k个光子到达探测器的时间τk满足条件：则判断所述第k个光子到达时间τk位于第n个折叠时间格内，并将所述第n个折叠时间格内的光子数C(n)加1；其中表示计算结果的小数部分的数值，C(n)的初始值为0；(3d)、对步骤(3c)中统计得到的各折叠时间格内的光子数进行如下的归一化处理，得到折叠轮廓归一化强度矢量R＝[r1,r2,…,rN]T，其中：rn=PτbC(n)-CminΣm=1N[C(m)-Cmin],n=1,2,...,N]]>其中，Cmin为C(1)、C(2)、…、C(N)内的最小值；(4)、根据步骤(3)得到的折叠轮廓归一化强度矢量R＝[r1,r2,…,rN]T，计算协方差矩阵并对所述协方差矩阵进行特征值分解得到N个特征值，以及所述N个特征值对应的N个特征矢量；其中，所述N个特征值由大到小依次为λ1、λ2、…、λN，即λ1>λ2>…>λN；与特征值λ1、λ2、…、λN对应的特征向量依次为u1、u2、…、uN；(5)、根据步骤(4)中得到的特征向量u2、u3、…、uN，得到噪声子空间矩阵U＝[u2,u3,…,uN]；(6)、根据步骤(1)得到的标准脉冲轮廓S(t)构造搜索向量A(φ1)、A(φ2)、…、A(φn)、…、A(φN)，其中：A(φn)＝[sn,sn+1,…,sN,s1,s2,…,sn‑1]T其中s1～sN为对标准脉冲轮廓S(t)进行N点均匀采样得到的N点标准脉冲轮廓值；n＝1，2，…,N；(7)、根据步骤(5)计算得到的噪声子空间矩阵U＝[u2,u3,…,uN]和步骤(6)构造得到的搜索向量A(φ1)、A(φ2)、…、A(φn)、…、A(φN)，计算脉冲TOA估计谱f(φ1)、f(φ2)、…、f(φn)、…、f(φN)，其中n＝1，2，…,N；(8)、在f(φ1)～f(φN)中查找最大值fmax，如果fmax＝f(φj)，则导航脉冲TOA为P·φj，其中j＝1,2,…,或N。