[發明專利]一種X射線脈沖星導航脈沖TOA的確定方法

有效

• 申請號: 201410575004.2
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104296755B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 林晴晴;帥平;黃良偉;張新源;貝曉敏;吳耀軍
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種X射線脈沖星導航脈沖TOA的確定方法，其特征在于包括下列步驟：

(1)、根據設定的觀測脈沖星序號，得到所述脈沖星的脈沖周期P和標準脈沖輪廓S(t)；

(2)、從觀測時間起點τ₀開始，利用探測器接收光子，并記錄所述光子的到達時間，在設定的觀測時間τ_obs內，得到光子序列T_g＝[τ₁,τ₂,…,τ_k,…,τ_Ng]^T，其中τ_k為第k個光子到達探測器的時間，k＝1、2、…、Ng，Ng為觀測過程中所述探測器接收到的光子總數；

(3)、根據步驟(2)得到的光子序列，進行光子歷元折疊并進行歸一化，得到折疊輪廓的歸一化強度矢量R＝[r₁,r₂,…,r_N]^T，具體處理過程如下：

(3a)、在觀測時間段τ₀～τ₀+τ_obs內選取折疊起點為τ_0f，并以脈沖周期P為折疊周期，得到折疊時間段τ_0f～τ_0f+P，其中τ₀≤τ_0f≤τ₀+τ_obs-P；

(3b)、將步驟(3a)得到的折疊時間段均勻劃分為N個折疊時間格，其中，第n個折疊時間格為τ_0f+(n-1)τ_b～τ_0f+nτ_b，其中，n＝1，2，…,N，所述折疊時間格長度

(3c)、在k＝1、2、…、Ng時，根據如下判斷方法確定各光子到達時間在折疊時間段內的位置，并統計得到各折疊時間格內的光子數：

如果第k個光子到達探測器的時間τ_k滿足條件：則判斷所述第k個光子到達時間τ_k位于第n個折疊時間格內，并將所述第n個折疊時間格內的光子數C(n)加1；其中表示計算結果的小數部分的數值，C(n)的初始值為0；

(3d)、對步驟(3c)中統計得到的各折疊時間格內的光子數進行如下的歸一化處理，得到折疊輪廓歸一化強度矢量R＝[r₁,r₂,…,r_N]^T，其中：

$r_n=\frac{P}{{\mathrm{\τ}}_b}\frac{C\left(n\right)-C_{min}}{\underset{m=1}{\overset{N}{\Σ}}\[C\left(m\right)-C_{min}\]},n=1,2,\mathrm{...},N$

其中，C_min為C(1)、C(2)、…、C(N)內的最小值；

(4)、根據步驟(3)得到的折疊輪廓歸一化強度矢量R＝[r₁,r₂,…,r_N]^T，計算協方差矩陣并對所述協方差矩陣進行特征值分解得到N個特征值，以及所述N個特征值對應的N個特征矢量；其中，所述N個特征值由大到小依次為λ₁、λ₂、…、λ_N，即λ₁>λ₂>…>λ_N；與特征值λ₁、λ₂、…、λ_N對應的特征向量依次為u₁、u₂、…、u_N；

(5)、根據步驟(4)中得到的特征向量u₂、u₃、…、u_N，得到噪聲子空間矩陣U＝[u₂,u₃,…,u_N]；

(6)、根據步驟(1)得到的標準脈沖輪廓S(t)構造搜索向量A(φ₁)、A(φ₂)、…、A(φ_n)、…、A(φ_N)，其中：

A(φ_n)＝[s_n,s_n+1,…,s_N,s₁,s₂,…,s_n-1]^T

其中s₁～s_N為對標準脈沖輪廓S(t)進行N點均勻采樣得到的N點標準脈沖輪廓值；n＝1，2，…,N；

(7)、根據步驟(5)計算得到的噪聲子空間矩陣U＝[u₂,u₃,…,u_N]和步驟(6)構造得到的搜索向量A(φ₁)、A(φ₂)、…、A(φ_n)、…、A(φ_N)，計算脈沖TOA估計譜f(φ₁)、f(φ₂)、…、f(φ_n)、…、f(φ_N)，其中n＝1，2，…,N；

(8)、在f(φ₁)～f(φ_N)中查找最大值f_max，如果f_max＝f(φ_j)，則導航脈沖TOA為P·φ_j，其中j＝1,2,…,或N。