航天器导航方法和系统技术方案

本申请涉及航天技术领域，具体涉及一种航天器导航方法，用于导航信标，所述方法包括：获取时钟信息；基于所述时钟信息调制并生成X射线脉冲信号；于指定位置发送所述X射线脉冲信号。号。号。

【技术实现步骤摘要】
航天器导航方法和系统


[0001]本申请涉及航天
，具体涉及一种航天器导航方法和系统。

技术介绍

[0002]目前，航天器导航多依赖于地面测控系统，随着在轨航天器数目日益增加，地面测控系统的负担大大加重，航天器的自主运行能力也越来越重要。另一方面，深空探测航天器目前也多采用地基无线电手段进行导航，该方法存在实时性较差等缺陷。因此，无论对于近地航天器还是深空探测航天器，自主导航能力都十分重要。
[0003]X射线脉冲星导航(X
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ray pulsar navigation，XNAV)是一种将自然天体脉冲星发出的X射线信号作为导航观测量的导航技术。其定位原理是通过航天器上搭载的X射线探测器测量X射线光子到达时间，然后对其进行时间转换，结合脉冲星星历参数累计脉冲轮廓；利用建立在太阳系质心SSB处的脉冲星计时模型，预测出同一光子到达SSB处的时间，获取标准轮廓；然后计算航天器处观测脉冲轮廓和标准轮廓的相位差，将其转换为时间差，计算出航天器相对SSB的距离，同时观测三颗脉冲星并结合导航滤波算法可以对航天器的位置和速度进行估计。
[0004]然而，脉冲星距离太阳系非常遥远，系内航天器所能接收到的特异性脉冲信号很微弱，脉冲的辨识需要长时间累计、大口径观测设备，然后采取合适的滤波处理函数才可以得到合适的脉冲轮廓，大大影响了定位的精度与实时度。而且短期时间尺度内，脉冲星会存在一类自转不稳定性现象，如计时噪声。计时噪声是指脉冲星自转参数发生连续、时标较长(通常为几个月或几年)的扰动。目前，对于脉冲星计时噪声的物理机制尚不确定，认为其规律是一种随机行为，并且周期变化所造成的时间残差可达数百微秒。所以，脉冲星计时噪声也成为影响X射线脉冲星导航精度的重要因素。

技术实现思路

[0005]为解决前述脉冲星信号微弱、噪声模型难以预测的不足，本申请提出了一种航天器导航方法和系统，旨在利用导航信标发送高信噪比、高稳定性特征的X射线脉冲信号为航天器提供导航定位服务。
[0006]本申请技术方案将导航信标发射于指定位置，并利用导航信标所装配的脉冲X射线源调制并发送特定特征的X射线脉冲信号，不同的导航信标基于所发送的X射线脉冲信号的不同特征实现识别区分。预先将导航信标的相关信息基于其X射线脉冲信号编码于星历数据中，航天器在航行过程中探测并接收各种X射线脉冲信号，结合星历数据计算得到航天器的空间位置信息。从而解决了现有技术中存在的问题。
[0007]根据本申请的一方面，提出一种航天器导航方法，用于导航信标，所述方法包括：
[0008]获取时钟信息；
[0009]基于所述时钟信息调制并生成X射线脉冲信号；
[0010]于指定位置发送所述X射线脉冲信号。
[0011]根据一些实施例，前述方法还包括基于接收到的调整指令调整所述X射线脉冲信号的调制与生成。
[0012]根据一些实施例，前述方法还包括所述时钟信息由高精度原子钟生成。
[0013]根据一些实施例，前述方法还包括所述指定位置包括太阳系中各行星与太阳之间的拉格朗日点。
[0014]根据本申请的一方面，提出一种航天器导航方法，用于航天器，所述方法包括：探测并接收导航信标发送的X射线脉冲信号；记录所述X射线脉冲信号的接收时间；基于所述X射线脉冲信号计算所述航天器的空间位置信息。
[0015]根据一些实施例，前述方法还包括：预先将所述导航信标的位置信息及X射线脉冲信号特征信息编码于星历数据中并保存。
[0016]根据一些实施例，前述方法还包括：基于所述X射线脉冲信号于所述星历数据中匹配对应的所述导航信标；基于接收到的所述X射线脉冲信号和所述X射线脉冲信号特征信息，得到所述X射线脉冲信号的发射时间；基于所述X射线脉冲信号的发射时间和所述X射线脉冲信号的接收时间，得到信号延时；基于所述信号延时计算所述航天器与所述导航信标的相对距离。
[0017]根据一些实施例，前述方法还包括：当所述导航信标的数量为三个及以上时，基于所述航天器与不同的所述导航信标的相对距离，得到所述航天器的三维空间位置。
[0018]根据本申请的一方面，提出一种航天器导航系统，包括：导航信标，于指定位置生成并发送X射线脉冲信号；航天器，预先将所述导航信标的信息编码于星历数据中并保存，探测并接收所述导航信标发送的所述X射线脉冲信号，根据所述X射线脉冲信号及所述星历数据计算所述航天器的空间位置信息。
[0019]根据本申请的一方面，提出一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如前述中任一所述的方法。
[0020]本申请的有益效果：
[0021]根据一些实施例，本申请通过导航信标生成并发送X射线脉冲信号，相比于天然脉冲星导航方法，人造导航信标更具有活性，更可靠可控。
[0022]根据一些实施例，本申请通过导航信标高精度时钟产生的时钟信息来调制并生成X射线脉冲信号，使得所发送的X射线脉冲信号更稳定，易被探测识别。
[0023]根据一些实施例，本申请方案中的导航信标于指定位置发送X射线脉冲信号，使其相关信息更容易被记录于星历数据中，从而当其被航天器探测到时，更容易得到导航信标的空间位置信息，继而用以计算出航天器的空间位置信息。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。
[0025]图1示出根据本申请实施例的一种航天器导航方法的流程图。
[0026]图2示出另一根据本申请实施例的一种航天器导航方法的流程图。
[0027]图3示出另一根据本申请实施例的一种航天器导航方法的流程图。
[0028]图4示出根据本申请实施例的一种航天器导航系统的框图。
[0029]图5示出根据一示例性实施例的一种电子设备的框图。
具体实施方式
[0030]现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0031]所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
[0032]附图中所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天器导航方法，用于导航信标，所述方法包括：获取时钟信息；基于所述时钟信息调制并生成X射线脉冲信号；于指定位置发送所述X射线脉冲信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括基于接收到的调整指令调整所述X射线脉冲信号的调制与生成。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟信息由高精度原子钟生成。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定位置包括太阳系中各行星与太阳之间的拉格朗日点。5.一种航天器导航方法，用于航天器，所述方法包括：探测并接收导航信标发送的X射线脉冲信号；记录所述X射线脉冲信号的接收时间；基于所述X射线脉冲信号计算所述航天器的空间位置信息。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述探测并接收导航信标发送的X射线脉冲信号之前，还包括：预先将所述导航信标的位置信息及X射线脉冲信号特征信息编码于星历数据中并保存。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述X射线脉冲信号计算所述航天器的空间位置信息，包括：基于所述X射线脉冲信号于所述星历数据中匹配对应的所述导航信标；基于接收到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志恒，印俊秋，汤晓斌，牟俊旭，刘云鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：