在轨X射线脉冲星计时模型构建方法技术

本发明专利技术提供一种在轨X射线脉冲星计时模型构建方法。所述在轨X射线脉冲星计时模型构建方法通过X射线脉冲星光子到达时间预处理、高精度的脉冲星自转频率计算、计时模型的初值区间估计、观测脉冲轮廓重构、高精度的脉冲到达时间估计和鲁棒的计时模型估计几种计算方法有机结合，有效解决了X射线信号强度弱、观测平台动态强所引入的数据问题，可提供X射线脉冲星导航所需的高精度脉冲星位置和时间等星历信息，实现精准导航。本发明专利技术适用于地球或其它行星的轨道卫星或星座的自主运控。

Method for constructing X ray pulsar timing model in orbit

The invention provides a method for constructing a X ray pulsar timing model in orbit. The orbit of X ray pulsar timing model construction method by X ray pulse photon arrival time of pretreatment and high precision pulsar rotation frequency calculation, the initial timing model of interval estimation, observed pulse contour reconstruction and high precision pulse arrival time estimation and robust estimation of timing model calculation methods of organic combination, effectively solve the data of X ray signal strength is weak, the strong dynamic observation platform, can provide the X X-ray pulsar navigation required high precision pulsar position and time ephemeris information, achieve precise navigation. The invention is suitable for autonomous transportation of orbit satellites or constellations of earth or other planets.

【技术实现步骤摘要】
在轨X射线脉冲星计时模型构建方法
本专利技术涉及天文导航领域，尤其涉及一种在轨X射线脉冲星计时模型构建方法。
技术介绍
X射线脉冲星导航是一种新型自主导航方式，可以在单一仪器上自主完成航天器位置、速度和时间等信息测量，能够为近地、深空以及行星际飞行航天器提供有效的导航与授时解决方案，被认为是未来深空自主导航领域最具潜力的导航与授时方式之一。构建X射线计时模型是脉冲星导航系统的基础性工作。对于脉冲星自主导航而言，随着传输距离的增加以及星际遮挡等原因，无法依靠地面测控系统实时、连续地传输射电计时模型参数，此外，当导航脉冲星存在周期跃变等自转周期不规则现象时，需要利用X射线观测数据，重新评估原模型参数，并建立新的脉冲星计时模型。因此，利用X射线观测数据独立自主地建立计时模型对航天器自主导航具有明显的支撑作用。构建X射线计时模型是获得脉冲星时的关键技术。脉冲星辐射的信号的重复周期均匀性好、频率间隔精度高、并且能连续稳定运行，符合公认的钟的原理与特征，在建立脉冲星时过程中，需要描述脉冲星的自转频率、脉冲到达时间与原子时的数学关系，因此，精确的脉冲星计时模型是分析和建立脉冲星时的关键环节。构建X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在轨X射线脉冲星计时模型构建方法，其特征在于，包括：步骤一，X射线脉冲星光子到达时间预处理：将近地轨道航天器探测的光子到达时间的固有时转换到太阳系质心坐标系下的坐标时，对于航天器处测量的X射线光子到达时间假设用τobs表示，那么相应的SSB处的光子到达时间为tSSB＝τobs+△I+△C+△P+△R+△E+△S公式中，△I为仪器响应延迟，用于修正X射线探测器的硬件响应时间延迟；△C是时钟校正，该项校正由于记录X射线到达时间的原子钟长期稳定度降低而引入的时间误差；△P是周年视差校正，校正地球绕太阳周年运动所产生的视差；△R是Roemer延迟，在真空中传播的同一光脉冲从航天器位置到SSB处的时...

【技术特征摘要】
1.一种在轨X射线脉冲星计时模型构建方法，其特征在于，包括：步骤一，X射线脉冲星光子到达时间预处理：将近地轨道航天器探测的光子到达时间的固有时转换到太阳系质心坐标系下的坐标时，对于航天器处测量的X射线光子到达时间假设用τobs表示，那么相应的SSB处的光子到达时间为tSSB＝τobs+△I+△C+△P+△R+△E+△S公式中，△I为仪器响应延迟，用于修正X射线探测器的硬件响应时间延迟；△C是时钟校正，该项校正由于记录X射线到达时间的原子钟长期稳定度降低而引入的时间误差；△P是周年视差校正，校正地球绕太阳周年运动所产生的视差；△R是Roemer延迟，在真空中传播的同一光脉冲从航天器位置到SSB处的时间差；△E为太阳系Einstein延迟，该项是校正由于地球的运动，以及地球的引力势在卫星位置和SSB处的不同而导致的时延；△SShapiro延迟，该项是校正光在经过太阳系内大质量天体时所引入的时间延迟；步骤二，高精度的脉冲星自转频率计算：假设第i个光子到达时间分别用ti表示，对于假定的自转频率f，那么每个光子相位可以表示为φi＝2πmod(fti,1)mod为取余运算符，那么一种高精度的方法的代价函数表示为其中的和分别为最优的参数M的快速计算方法为式中：为允许的积分平均误差，参数M可以通过给定的直接由该式计算；步骤三，计时模型的初值区间估计：在建模X射线脉冲星计时模型时，需要计算并估计频率参数的初值区间；步骤四，观测脉冲轮廓重构：在获得步骤二中的各数据包的自转频率后，利用历元折叠的方法获取观测脉冲轮廓；步骤五，高精度的脉冲到达时间估计：根据观测脉冲轮廓模型估计初始相位的似然函数，计算脉冲峰值的达到时间。2.根据权利要求1所述的在轨X射线脉冲星计时模型构建方法，其特征在于，在步骤三中，计时模型的初值区间估计给出了一种基于最小二乘法的频率参数初值估计方法，具体为：1)将步骤二估计的m个数据包的脉冲星自转频率参数记为{(△t1,f1),(△t2,f2),…,(△tm,fm)}，其中△ti＝ti-t0，即观测时间与参考时间t0的时间间隔，那么测量数据可以表示为Y＝[f1,f2,…,fm]T，要估计的参数向量表示为β＝[f(L)/L！,f(L-1)/(L-1)！,…,f(0)/0！]T，根据最小二乘法，有以下关系成立Y＝Xβ+ε其中的X用矩阵的形式展开为2)待估计的参数向量可以表示为其中的R、Q分别是矩阵X进行QR分解的上、下三角矩阵；3)的最小二乘估计协方差矩阵为4)对于中的每个参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海峰，方海燕，孙雄，包为民，李小平，刘彦明，沈利荣，苏剑宇，李铁，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61