[发明专利]一种超深空X射线主动导航系统

摘要

一种超深空X射线主动导航系统，由安装在导航卫星上的X射线信号发生器和二维指向机构，以及安装在超深空航天器上的X射线信号接收处理系统和二维指向机构组成。导航卫星上的X射线信号发生器产生并发射高稳定度的调制X射线脉冲信号，深空航天器的信号接收处理系统接收X射线光子信号，估计X射线脉冲信号到达时间，通过联合观测四颗以上导航卫星测量数据，可自行解算出位置、速度、时间与姿态信息。该方法解决了传统微波频段深空中传播衰减大，接收信号微弱，需地面大口径天线支持以及易受干扰等问题，利用X射线光子在自由空间无传输衰减、无色散、利于小型化探测以及不易被截获等优势，实现深空航天器自主导航与可靠远距离数据传输问题。

主权项

1.一种超深空X射线主动导航系统，其特征在于包括：X射线信号发生器、发射二维指向机构、X射线信号接收处理系统和接收二维指向机构；其中，X射线信号接收处理系统包括X射线接收器和数据处理模块；X射线信号发生器和发射二维指向机构安装在导航卫星上，X射线信号接收处理系统和接收二维指向机构安装在超深空航天器上；X射线信号发生器产生X射线脉冲光信号，X射线接收器接收所述X射线脉冲光信号，转换为电信号并送入数据处理模块，数据处理模块估计X射线脉冲光信号到达时间，计算出导航卫星和超深空航天器的相对距离，解算出超深空航天器的位置、速度、时间与姿态信息；发射二维指向机构和接收二维指向机构用于调整X射线信号发生器和X射线信号接收器的指向，实现导航卫星端和超深空航天器端的对准；所述X射线接收器包括光学天线、X射线探测器和星载原子钟；光学天线接收外部输入的X射线脉冲光信号，X射线探测器对单个X射线光子响应，并输出相应电信号，X射线探测器的时钟信号由星载原子钟提供；X射线探测器为光子计数探测器或者光子能量探测器；所述数据处理模块包括脉冲到达时间估计模块和导航参数估计模块；脉冲到达时间估计模块根据X射线探测器输出的电信号，输出脉冲到达时间给导航参数估计模块，导航参数估计模块根据所述输出脉冲到达时间，获得导航卫星和超深空航天器之间的相对距离，然后联合解算四颗导航卫星观测数据实现对超深空航天器自身位置、速度、时间及姿态的估计。