一种Ｘ射线脉冲星导航半实物仿真系统，包括依序串联的Ｘ射线脉冲星信号模拟系统（１）、Ｘ射线脉冲星导航探测器（２）的Ｘ射线探测器（２１）和原子钟（２２）、导航计算终端（３）和演示验证与评估终端（４）的演示验证与评估处理器（４１）以及轨迹发生终端（５）。轨迹发生终端（５）的输出端分别连接Ｘ射线脉冲星信号模拟系统（１）和演示验证与评估终端（４）的演示验证与评估处理器（４１）的输入端。本发明专利技术采用Ｘ射线信号发生系统和Ｘ射线探测器实物系统，使用轨迹发生终端生成任意飞行轨迹，不需飞行搭载，试验成本降低，研制周期缩短。且结构简单、通用性好，对Ｘ射线脉冲星自主导航研究的可行性验证、动态性能、系统特性和工程应用意义重大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种仿真系统，尤其是一种X射线脉冲星导航半实物仿真系统，适用 于X射线脉冲星导航理论研究级导航系统的性能验证。
技术介绍
脉冲星是高速自转的中子星。X射线脉冲星是在X射线波段具有辐射特征的脉冲 星，通过强磁场加速带电粒子来发射X射线。当光柱周期性扫过观测者视野时，可测量到X 射线脉冲信号。基于X射线脉冲星的自主导航是一种新兴的天文导航方法，该方法通过观 测X射线脉冲星这种自然天体来确定运动体位置、姿态并授时，是完全自主的导航方式。其 精度高、可靠性好、适用范围广，是提高航天器生存能力、降低成本的有效手段。自1999年起，国外陆续提出一些X射线脉冲星导航研究计划，并进入工程验证阶 段。相比国外，我国在X射线脉冲星自主导航方面尚处于起步阶段。由于空间X射线脉冲 星的X射线光子流量密度很低，同时又受地球大气的阻挡，因此在地面难以观测到X射线脉 冲星信号，这给X射线脉冲星导航研究带来了很大的不便。由于飞行试验的费用非常巨大， 在基于X射线脉冲星导航的研究过程中，各子系统的地面调试，算法的试验测试以及各系 统的演示验证与评估，不可能都通过飞行搭载试验来验证。但既然对于脉冲星导航这种全 新的导航方法来说，验证其可行性是十分必要的，而到目前为止又尚未出现可用的地面试 验验证系统，那么设计一种行之有效的X射线脉冲星导航地面试验验证系统就是必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术的落后状况，提供一种X射线脉冲星 导航半实物仿真系统，该系统完全能够胜任X射线脉冲星导航地面试验的验证，从而替代 高成本的飞行搭载试验验证。本专利技术的技术解决方案是，所述X射线脉冲星导航半实物仿真系统，参见图1，该 系统由X射线脉冲星信号模拟系统1、X射线脉冲星导航探测器2、导航计算终端3、演示验 证与评估终端4和轨迹发生终端5组成。其中，X射线脉冲星导航探测器2由X射线探测 器21和原子钟22组成，该X射线探测器21和原子钟22 二者依序串联；演示验证与评估终 端4由演示验证与评估处理器41和显示器42组成。所述评估处理器41的输出端连接显 示器42的输入端。上述X射线脉冲星信号模拟系统1、X射线脉冲星导航探测器2、导航计 算终端3与演示验证与评估终端4的演示验证与评估处理器41依序串联。上述轨迹发生 终端5的输出端分别连接X射线脉冲星信号模拟系统1和演示验证与评估终端4的演示验 证与评估处理器41的输入端。由此构成的本专利技术的X射线脉冲星导航半实物仿真系统工作时，其轨迹发生终端 5产生标称轨迹数据，这些数据分别输送至演示验证与评估终端4的演示验证与评估处理 器41和X射线脉冲星信号模拟系统1 ；X射线脉冲星信号模拟系统1根据标称轨迹数据生 成航天器在轨观测到的X射线脉冲星信号；X射线脉冲星导航探测器2的X射线探测器21用来探测X射线光子是否到达探测器，当探测到X射线光子时则产生脉冲电信号，通过该电 信号激发原子钟22记录X射线光子到达探测器的时间数据；导航计算终端3将X射线脉 冲星导航探测器2采集数据经同步处理叠加到轨迹发生终端5生成的标称轨迹数据上，经 脉冲到达时间估计算法获得X射线脉冲星信号到达探测的时间，通过滤波算法实现导航计 算。演示验证与评估处理器41根据轨迹发生终端5生成的标称轨道数据和导航计算终端 4输出的数据，实现本系统的演示验证与评估。本专利技术的原理是利用轨迹发生终端生成标称轨迹数据，输出给X射线信号模拟 系统和导航计算终端，作为信息处理参考源统一规范输入，有效地提高了导航演示验证质 量；X射线脉冲星信号模拟系统根据标称轨迹数据模拟航天器在轨测量的X射线脉冲星信 号，并检测记录X射线光子到达探测器的时间；导航计算终端接收X射线脉冲星信号模拟系 统的数据并完成导航计算，结合标称轨道数据实现系统的演示验证。本专利技术的有益效果是采用X射线信号发生系统和X射线探测器实物系统，使用轨 迹发生终端生成任意飞行轨迹，不需要进行飞行搭载，有效降低了 X射线脉冲星导航系统 的试验成本，缩短了研制周期。且系统结构简单、通用性好，对X射线脉冲星自主导航研究 的可行性验证、动态性能、系统特性和工程应用意义重大，有力地促进了该领域研究工作的 开展。附图说明图1为本专利技术一个具体实施例的结构框图，图中标示为1——X射线脉冲星信号模拟系统，2——X射线脉冲星导航探测器21——X射线探测器22——原子钟3——导航计算终端4——演示验证与评估终端41——演示验证与评估处理器42-显示器5——轨迹发生终端具体实施例方式参见图1，本例X射线脉冲星导航半实物仿真系统由X射线脉冲星信号模拟系统 l、x射线脉冲星导航探测器2、导航计算终端3、演示验证与评估终端4和轨迹发生终端5组 成。其中的X射线脉冲星信号模拟系统1采用中国长沙国防科技大学产XRS-09型多周期 性信号发生系统；X射线脉冲星导航探测器2由X射线探测器21和原子钟22组成。其中X 射线探测器21可选用能够检测射线发生器所发射频段的X射线且具有较高时间分辨率的X 射线探测器，这里采用英国Micron公司产6英寸矩形硅条探测器；原子钟22选用美国SRS 公司产rasio型铷原子钟，该原子钟具有外型尺寸小、功耗低、预热时间短和频率稳定度高 的优点。导航计算终端3采用以ARM为核心的A3P1000型FPGA，A3P1000具有350MHz的系 统主频，可以满足导航计算的需求。导航计算终端3读取X射线脉冲星导航探测器2采集到的数据，经脉冲到达时间估计算法获得X射线脉冲星信号到达探测器2的时间，利用先进的 滤波算法并结合轨道动力学模型，求解出载体的位置信息；演示验证与评估终端4由演示 验证与评估处理器41和显示器42组成。其中，演示验证与评估处理器41采用基于ARM920T 平台的市售TE-2440开发板，该开发板具有主频为400MHz的三星S3C2440A处理器且带有 标准VGA接口。显示器42采用市售LG集团产W1942sp型显示器。显示器42首先根据接收 的导航信息数据和标称轨道数据实时进行显示，然后完成导航误差曲线的实时显示和飞行 轨迹验证，最后针对计算获得的导航误差数据序列，采用误差标准差和均方差两种方法进 行导航性能的评估。演示验证与评估处理器41以其VGA接口直接接显示器42，即以评估处 理器41的输出端连接显示器42的输入端；而轨迹发生器5采用市售32位的TMS320F2812 型DSP处理器，该处理器主频为150M，内部配有256k闪存。根据轨道类型和参数，轨迹发生 器5产生标准轨道数据，包括航天器的位置、速度和姿态等标准数据，然后将轨道数据分别 传送给X射线脉冲星信号模拟系统1和演示验证与评估终端4。上述X射线脉冲星信号模 拟系统1、X射线脉冲星导航探测器2、导航计算终端3与演示验证与评估终端4的演示验 证与评估处理器41依序串联。上述轨迹发生终端5的输出端分别连接X射线脉冲星信号 模拟系统1和演示验证与评估终端4的演示验证与评估处理器41的输入端。权利要求一种X射线脉冲星导航半实物仿真系统，其特征在于，该系统由X射线脉冲星信号模拟系统(1)、X射线脉冲星导航探测器(2)、导航计算终端(3)、演示验证与评估终端(4)和轨迹发生终端(5)组成，其中，X射线脉冲星本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｘ射线脉冲星导航半实物仿真系统，其特征在于，该系统由Ｘ射线脉冲星信号模拟系统（１）、Ｘ射线脉冲星导航探测器（２）、导航计算终端（３）、演示验证与评估终端（４）和轨迹发生终端（５）组成，其中，Ｘ射线脉冲星导航探测器（２）由Ｘ射线探测器（２１）和原子钟（２２）组成，该Ｘ射线探测器（２１）和原子钟（２２）依序串联；演示验证与评估终端（４）由演示验证与评估处理器（４１）和显示器（４２）组成，所述评估处理器（４１）的输出端连接显示器（４２）的输入端，上述Ｘ射线脉冲星信号模拟系统（１）、Ｘ射线脉冲星导航探测器（２）、导航计算终端（３）与演示验证与评估终端（４）的演示验证与评估处理器（４１）依序串联，上述轨迹发生终端（５）的输出端分别连接Ｘ射线脉冲星信号模拟系统（１）和演示验证与评估终端（４）的演示验证与评估处理器（４１）的输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，孙守明，汤国建，刘利，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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