X射线脉冲星自主导航的基本测量原理 被引量：16

1

作者 费保俊 孙维瑾 +1 位作者 肖昱 季诚响 《装甲兵工程学院学报》 2006年第3期59-63,共5页

介绍美国军方正在研制中的X射线脉冲星自主导航系统（XNAV），应用广义相对论的时空理论，分析了它的基本测量原理及其在军事上的功能。

关键词 xnav GPS 广义相对论 自主导航

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单脉冲星自主导航的可行性分析 被引量：7

2

作者 费保俊 孙维瑾 +3 位作者 季诚响 卢方军 陈勇 韩春好 《装甲兵工程学院学报》 2007年第3期82-88,共7页

在全面分析美国X射线脉冲星自主导航（XNAV）计划和国内外相关研究的基础上，提出了我国在现阶段实施“单脉冲星自主导航”计划的建议。认为无论是国防建设和经济建设的战略需求，还是我国现阶段的科学技术研究基础，实施这一计划都是... 在全面分析美国X射线脉冲星自主导航（XNAV）计划和国内外相关研究的基础上，提出了我国在现阶段实施“单脉冲星自主导航”计划的建议。认为无论是国防建设和经济建设的战略需求，还是我国现阶段的科学技术研究基础，实施这一计划都是必要与可行的。 展开更多

关键词 xnav 单脉冲星自主导航 可行性分析

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XNAV中的相对论效应(Ⅰ)——引力频移和Doppler频移 被引量：5

3

作者 费保俊 肖昱 +1 位作者 孙维瑾 季诚响 《装甲兵工程学院学报》 2006年第4期91-95,共5页

详细讨论了XNAV（X射线源自主导航）中的广义相对论效应之一：脉冲星发射与观测者接收到X射线的引力频移和Doppler频移。在太阳质心系的１PN和2PN度规下，计算出引力和Doppler频移产生的时间误差，所得结论是对现行公式的修正。

关键词 xnav 引力频移 Doppler频移 广义相对论

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一种X射线脉冲星信号特征提取算法

4

作者 曾豪 杨乘 《电脑与电信》 2024年第5期6-9,共4页

利用脉冲星X射线信号对飞船进行导航是深空探测的一大热门研究领域。在X射线脉冲星导航中,对X射线脉冲星信号进行辨识非常重要。提出以时间周期峰度作为脉冲星信号的特征提取算法,并结合ResNet34对其训练验证。以辨识准确性超过90%作为... 利用脉冲星X射线信号对飞船进行导航是深空探测的一大热门研究领域。在X射线脉冲星导航中,对X射线脉冲星信号进行辨识非常重要。提出以时间周期峰度作为脉冲星信号的特征提取算法,并结合ResNet34对其训练验证。以辨识准确性超过90%作为辨识成功的标准,其中B0531+21、B0540-69和B1509-58三颗脉冲星完成辨识任务的最短观察时长分别为0.5 s、2.5 s和15 s。实验证明,TCK能快速、准确地完成X射线脉冲星信号的辨识任务。 展开更多

关键词 xnav 辨识 TCK 特征提取 ResNet34

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XNAV中的相对论效应(II)——光线弯曲和引力延缓 被引量：3

5

作者 费保俊 肖昱 +1 位作者 张民 孙维瑾 《装甲兵工程学院学报》 2006年第5期90-93,共4页

详细讨论了XNAV基本方程中的广义相对论效应之一：脉冲星到观测者的光线弯曲和传播时间的引力延缓。计算出1PN度规下的光线弯曲轨迹和时间延缓以及2PN度规下的引力延缓，文中得到的结论是对现行公式的修正。

关键词 xnav 光线弯曲 引力延缓 广义相对论

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基于X射线脉冲星的自主天文导航技术 被引量：1

6

作者 乔黎 刘建业 +2 位作者 贺亮 郑广楼 熊智 《航天控制》 CSCD 北大核心 2008年第6期86-89,共4页

随着天文观测技术的发展,一类在X射线频段发出辐射的脉冲星显示了良好的导航特质,由此发展了一种全新的基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法。该方法通过探测X射线脉冲星发出的周期性脉冲信号进行导航,有别于传统的光学、射电天文导航... 随着天文观测技术的发展,一类在X射线频段发出辐射的脉冲星显示了良好的导航特质,由此发展了一种全新的基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法。该方法通过探测X射线脉冲星发出的周期性脉冲信号进行导航,有别于传统的光学、射电天文导航。本文综述了基于X射线脉冲星自主导航技术,介绍其由来、发展历程、国内外研究现状,并对当前围绕该导航技术开展的研究工作进行了详细的分析,最后总结了需要进一步研究的若干问题。 展开更多

关键词 X射线脉冲星 xnav 自主导航 天文导航

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XNAV中的相对论效应(III)——时空测量值的坐标转换 被引量：1

7

作者 费保俊 肖昱 +1 位作者 孙维瑾 季诚响 《装甲兵工程学院学报》 2006年第5期94-98,共5页

在文献[1-3]中求得的XNAV基本方程中，时间和距离是指太阳质心系（BCRS）中的坐标量。但在实际测量中，接收机测量的时间是时钟的固有时，接收机的位置一般应以地心系（GCRS）为基准。在相对论框架内完成这两个坐标转换，使得XNAV测量... 在文献[1-3]中求得的XNAV基本方程中，时间和距离是指太阳质心系（BCRS）中的坐标量。但在实际测量中，接收机测量的时间是时钟的固有时，接收机的位置一般应以地心系（GCRS）为基准。在相对论框架内完成这两个坐标转换，使得XNAV测量方程能够直接得到应用。最后给出了完整的XNAV高精度测量方程及其在实际测量中的计算过程。 展开更多

关键词 xnav 固有时间 坐标时间 广义相对论

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X射线脉冲星导航的实现分析

8

作者 薛洪刚 《大陆桥视野》 2011年第18期163-165,共3页

X射线脉冲星发射的X射线，具有周期高稳定性、易观测性等特点，是一种优秀的导航定位系统射线源。现阶段对导航系统的研究。重点从卫星导航转移为天体导航，X射线脉冲星导航系统是一个主要的方向。本文简单介绍了脉冲星及其特点，主要... X射线脉冲星发射的X射线，具有周期高稳定性、易观测性等特点，是一种优秀的导航定位系统射线源。现阶段对导航系统的研究。重点从卫星导航转移为天体导航，X射线脉冲星导航系统是一个主要的方向。本文简单介绍了脉冲星及其特点，主要结合脉冲星导航的时间测量介绍其工作原理，并就X射线脉冲星导航如何实现，进行了进一步的分析。 展开更多

关键词 X射线脉冲星 天体导航 xnav

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脉冲星导航的天体测量考虑

9

作者 李亮 王广利 +1 位作者 郭丽 胡小工 《深空探测学报》 2018年第3期235-240,共6页

X射线脉冲星导航是基于X射线脉冲星观测,经过信号处理得到脉冲到达时刻序列,进而分析该时间序列提供导航相关信息的技术。为了分析脉冲星导航的可行性和依赖条件,从概念上描述了脉冲星的观测模型,并比较了射电脉冲星观测和X射线脉冲星... X射线脉冲星导航是基于X射线脉冲星观测,经过信号处理得到脉冲到达时刻序列,进而分析该时间序列提供导航相关信息的技术。为了分析脉冲星导航的可行性和依赖条件,从概念上描述了脉冲星的观测模型,并比较了射电脉冲星观测和X射线脉冲星观测数据处理过程;进而从天体测量的角度论述了脉冲星导航可行性的相关问题,主要包含观测量的获取、整周模糊度和应用范围3个问题。经分析可知:观测量的获取与观测者的速度有关,该速度可通过最大化观测轮廓法确定;对于深空和超深空导航,整周模糊度是首先需要解决的问题,脉冲星的位置精度也是需要考虑的因素。理论上X射线脉冲星导航可以应用于近地和深空探测。 展开更多

关键词 脉冲星导航 天体测量 脉冲星计时 X射线脉冲星

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X射线脉冲星自主导航的光子到达时间转换 被引量：18

10

作者 费保俊 孙维瑾 +1 位作者 潘高田 季诚响 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期85-90,共6页

根据广义相对论的后牛顿近似时空理论,在忽略太阳系天体自转和扁率的情况下,详细推导出X射线脉冲星自主导航中,光子到达观测航天器和太阳系质心的时间差值,它是对现行公式的修正.导出了质心坐标时与航天器固有时的变换关系,根据这一关系... 根据广义相对论的后牛顿近似时空理论,在忽略太阳系天体自转和扁率的情况下,详细推导出X射线脉冲星自主导航中,光子到达观测航天器和太阳系质心的时间差值,它是对现行公式的修正.导出了质心坐标时与航天器固有时的变换关系,根据这一关系,建议在脉冲星导航的工程设计中可以仿照GPS,将航天器携带时钟作频率调整,从而有利于工程计算. 展开更多

关键词 X射线脉冲星自主导航 光子到达时间 相对论天体力学

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X射线脉冲星自主导航的脉冲轮廓和联合观测方程 被引量：12

11

作者 费保俊 姚国政 +1 位作者 杜健 孙维瑾 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2010年第5期644-650,共7页

现在通用的X射线脉冲星导航的3维观测方程,是以3颗脉冲星发射的脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差为观测量建立起来的.在实际测量过程中,这个观测量是通过比较航天器探测到的脉冲观测轮廓与相应脉冲星的标准轮廓得到的,而在累积观... 现在通用的X射线脉冲星导航的3维观测方程,是以3颗脉冲星发射的脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差为观测量建立起来的.在实际测量过程中,这个观测量是通过比较航天器探测到的脉冲观测轮廓与相应脉冲星的标准轮廓得到的,而在累积观测轮廓的同时也得到了观测轮廓的周期,因此根据Doppler速度测量方程,就能够确定航天器的速度矢量.本文首先导出Doppler速度测量方程,提出在观测轮廓的积累过程中考虑航天器的速度和加速度,得到的观测轮廓的周期不同于标准轮廓.这样,将探测3颗脉冲星得到的观测轮廓与相应的标准轮廓进行比较时,可以同时获得脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差和频率漂移6个观测量,从而确定航天器的3维位置和3维速度.由于信息量增加一倍,6维观测方程比现行观测方程更为精确和完整. 展开更多

关键词 X射线脉冲星自主导航 Doppler效应 脉冲轮廓 观测方程

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脉冲星导航系统的星历表误差RKF校正算法 被引量：4

12

作者 李晓宇 姜宇 +2 位作者 金晶 贺亮 沈毅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期26-33,共8页

为了减小星历表误差对脉冲星导航系统的影响,本文提出了一种针对星历表误差的RKF(Robust Kalman filter)导航定位方法。通过对星历表误差进行分析,得到星历表误差随时间变化的关系。建立带有星历表误差的量测模型,利用Kalman滤波原理进... 为了减小星历表误差对脉冲星导航系统的影响,本文提出了一种针对星历表误差的RKF(Robust Kalman filter)导航定位方法。通过对星历表误差进行分析,得到星历表误差随时间变化的关系。建立带有星历表误差的量测模型,利用Kalman滤波原理进行计算。在Kalman滤波计算的过程中,星历表误差项是未知的,利用矩阵不等式进行处理,最终确定误差协方差的下界,并计算反馈增益得到最终的状态估计值。将RKF方法与UKF和其他两种处理星历表误差的滤波方法分别在绕飞地球和火星的轨道上进行测试并进行对比分析,实验结果表明,提出的方法可以取得到比UKF和其他两种滤波方法更高的定位精度,有效的减小星历表误差对脉冲星导航系统的影响。 展开更多

关键词 自主导航 脉冲星导航(xnav) 星历表误差

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X射线脉冲星自主导航的卫星运动方程 被引量：7

13

作者 费保俊 潘高田 +1 位作者 肖昱 韩春好 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期254-259,共6页

基于X射线脉冲星的卫星自主导航模型中,无论从理论上还是从测量精度方面考虑,光子到达时间测量方程(观测方程)和卫星运动方程(状态方程)应在同一参考系中讨论.在DSX体系中太阳系质心系是惯性系,可以使用现行时间测量方程,但卫星摄动加... 基于X射线脉冲星的卫星自主导航模型中,无论从理论上还是从测量精度方面考虑,光子到达时间测量方程(观测方程)和卫星运动方程(状态方程)应在同一参考系中讨论.在DSX体系中太阳系质心系是惯性系,可以使用现行时间测量方程,但卫星摄动加速度中除了地球多极矩、日月引力摄动和太阳光压三项外,还应考虑相对论修正项,计算表明该修正项导致卫星位置误差在10m量级.而地心系是非惯性系,在此系中卫星运动方程中的相对论效应导致卫星误差在10 cm量级,因而可以忽略,但要将BCRS的时间测量方程转换到GCRS中.在此基础上建立的导航模型较为精确和完整. 展开更多

关键词 X射线脉冲星自主导航 卫星运动方程 相对论天体力学

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基于X射线脉冲星导航系统探测器研究 被引量：4

14

作者 乔黎 刘建业 +2 位作者 郑广楼 贺亮 熊智 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第1期9-11,14,共4页

综述了基于X射线脉冲星导航系统探测器的原理,分析了现有的几种不同类型探测器的性能、测时特点和应用的局限性;给出了由多只探测器组成的探测器系统的原理设计,并分析了探测器系统的构成、安装方式以及处理电路;阐述了X射线脉冲星导航... 综述了基于X射线脉冲星导航系统探测器的原理,分析了现有的几种不同类型探测器的性能、测时特点和应用的局限性;给出了由多只探测器组成的探测器系统的原理设计,并分析了探测器系统的构成、安装方式以及处理电路;阐述了X射线脉冲星导航系统探测器在航天器导航中的应用以及国外应用先例,为基于X射线脉冲星导航系统探测器的研制提供有用的参考。 展开更多

关键词 X射线探测器 X射线脉冲星 X射线脉冲星自主导航系统 导航系统

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X射线脉冲星导航中脉冲轮廓的频偏和时延算法 被引量：5

15

作者 费保俊 潘高田 +1 位作者 姚国政 杜健 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S1期126-132,共7页

观测轮廓与标准轮廓的频率偏差和时间延迟是X射线脉冲星导航的两个观测量,讨论其计算方法并提出如下改进意见:①对探测器的最小分辨时间作进一步的时间细分,在每一个小的时间间隔内接收的光子数可以假设满足二项分布,再对观测轮廓叠加... 观测轮廓与标准轮廓的频率偏差和时间延迟是X射线脉冲星导航的两个观测量,讨论其计算方法并提出如下改进意见:①对探测器的最小分辨时间作进一步的时间细分,在每一个小的时间间隔内接收的光子数可以假设满足二项分布,再对观测轮廓叠加可以求得更高精度的频偏;②将实际观测轮廓分为理想轮廓及其偏差两部分,而TOA是指理想轮廓与标准轮廓的时延,Sala等人提出的用相关函数求TOA方法仅对理想轮廓成立;③如果实际轮廓在测量过程中形状不变,则偏差产生的TOA估计误差为一常数。在此基础上提出实际观测轮廓的TOA估计方法,其计算精度小于探测器的最小分辨率。 展开更多

关键词 X射线脉冲星自主导航 频率偏差 时间延迟 光子到达时间

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基于X射线脉冲星的Halo轨道卫星自主导航和控轨 被引量：3

16

作者 赵露华 费保俊 +1 位作者 杜健 姚国政 《装甲兵工程学院学报》 2011年第5期94-97,102,共5页

讨论x射线脉冲星自主导航（X—raypulsar-basedautonomousnavigation，XNAV）技术应用于halo轨道卫星的可行性。给出halo轨道卫星的6维状态方程和基于x射线脉冲星导航的6维观测方程，对用x射线脉冲星导航和小推力方法控轨后的日地系第... 讨论x射线脉冲星自主导航（X—raypulsar-basedautonomousnavigation，XNAV）技术应用于halo轨道卫星的可行性。给出halo轨道卫星的6维状态方程和基于x射线脉冲星导航的6维观测方程，对用x射线脉冲星导航和小推力方法控轨后的日地系第一平动点halo轨道卫星进行了数值模拟。结果表明：在现有的测量精度下，可以将卫星保持在标准轨道附近。最后对实验参数数值的选择给出了相应的分析讨论。 展开更多

关键词 x射线脉冲星自主导航 halo轨道卫星 控轨

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X射线脉冲星导航研究的若干问题 被引量：3

17

作者 费保俊 姚国政 +1 位作者 杜健 贺珍妮 《装甲兵工程学院学报》 2013年第3期1-8,共8页

X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based NAVigation,XNAV)是继惯性导航、天文导航、卫星导航之后的一种新型导航技术,由于它可以为大气层外的任意航天器提供自主导航能力且具有诸多优势,近年来受到国内外研究者的极大重视和深入研究。XNA... X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based NAVigation,XNAV)是继惯性导航、天文导航、卫星导航之后的一种新型导航技术,由于它可以为大气层外的任意航天器提供自主导航能力且具有诸多优势,近年来受到国内外研究者的极大重视和深入研究。XNAV的研究内容包括相对论框架下的大尺度时空基准和导航模型、X射线脉冲星辐射机制和观测特性、X射线探测器的探测能力和X光子谱的信号处理、动态航天器导航方法和数据处理程序等多个领域,目前已经取得一些阶段性成果。在概述XNAV主要研究内容的基础上,对国内外相关文献中一些存在争议或者没有形成共识的问题提出了看法,对下一步需要解决的问题提出了建议,希望对我国XNAV的工程研究有所裨益。 展开更多

关键词 X射线脉冲星导航 导航模型 信号处理

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脉冲星导航系统观测量异常的改进UKF滤波算法研究 被引量：2

18

作者 姜宇 李晓宇 金晶 《上海航天》 CSCD 2017年第5期23-29,共7页

为减小观测量异常对X射线脉冲星导航系统的影响,提出了一种改进的无迹卡尔曼滤波(MUKF)导航滤波算法。给出了轨道动力学模型和量测模型。针对观测器校准脉冲星方向时因宇宙尘埃影响会发生细微震动而产生短时段的常值误差,设计异常检测函... 为减小观测量异常对X射线脉冲星导航系统的影响,提出了一种改进的无迹卡尔曼滤波(MUKF)导航滤波算法。给出了轨道动力学模型和量测模型。针对观测器校准脉冲星方向时因宇宙尘埃影响会发生细微震动而产生短时段的常值误差,设计异常检测函数,可有效判断有无观测量异常发生。当观测量出现异常时,对UKF进行改进,通过调节滤波器增益减小异常观测的影响,进而得到准确的脉冲星导航系统状态估值,改进的滤波算法使整个导航系统具有更强的容错性和稳定性。对UKF,MUKF两种算法在地球近地轨道上进行了实验仿真,结果表明:提出的MUKF滤波算法可有效消除观测量常值偏差对导航系统的影响。 展开更多

关键词 自主导航 脉冲星导航 异常观测量 无迹卡尔曼滤波 异常检测函数 滤波器增益 系统估值

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基于X射线脉冲星的“夸父A”卫星自主导航和轨道控制 被引量：1

19

作者 赵露华 费保俊 +1 位作者 肖昱 姚国政 《航天控制》 CSCD 北大核心 2012年第3期29-33,44,共6页

讨论X射线脉冲星导航技术应用于"夸父A"卫星的可行性。在"夸父A"卫星上搭载X射线探测器接收3颗脉冲星的脉冲信号,通过测量信号到达卫星和太阳系质心的时间偏差和频率漂移6个观测量,可以确定卫星的3维位置和3维速度... 讨论X射线脉冲星导航技术应用于"夸父A"卫星的可行性。在"夸父A"卫星上搭载X射线探测器接收3颗脉冲星的脉冲信号,通过测量信号到达卫星和太阳系质心的时间偏差和频率漂移6个观测量,可以确定卫星的3维位置和3维速度。根据卫星状态与目标轨道的偏差采用小推力方法可以对卫星进行轨道控制。本文对此进行了数值模拟,并给出了相应的分析。结果表明利用X射线脉冲星导航,在现有的技术下就可以将"夸父A"卫星控制在日地系第一平动点halo轨道的附近。 展开更多

关键词 X射线脉冲星导航 HALO轨道 “夸父A”卫星 轨道控制

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X射线脉冲星导航的时延和频偏参量估计 被引量：1

20

作者 贺珍妮 费保俊 +1 位作者 姚国政 杜健 《装甲兵工程学院学报》 2013年第2期92-96,共5页

X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based NAVigation,XNAV)的原始导航信息是航天器接收的X光子时间序列,在折叠过程中估计出观测脉冲轮廓与相应标准轮廓的时延、频偏和频偏变率等参量,是XNAV的关键问题。首先给出光子数序列等相位点的时间... X射线脉冲星导航(X-ray pulsar-based NAVigation,XNAV)的原始导航信息是航天器接收的X光子时间序列,在折叠过程中估计出观测脉冲轮廓与相应标准轮廓的时延、频偏和频偏变率等参量,是XNAV的关键问题。首先给出光子数序列等相位点的时间关系,利用Larsson周期折叠法和相干函数法求初步近似;然后采用最小二乘法求高级近似,并利用循环迭代得到较为精确的频偏和时延估计值。初步仿真试验结果表明:即使不进行消噪和平滑处理,该方法也可以获得高精度的估计参数。虽然这一算法较为复杂,但它证明了XNAV的导航方法是完全可行的。 展开更多

关键词 X射线脉冲星导航 脉冲轮廓 参数估计 最小二乘法

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