[發明專利]一種基于星光角距測量信息的脈沖星導航方法

有效

• 申請號: 202110933884.6
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113375659B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王奕迪;王禹淞;鄭偉;宋敏章
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02;G01C21/20;G01C21/24;G06F17/10
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種基于星光角距測量信息的脈沖星導航方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、X射線探測器觀測脈沖星獲取光子TOA序列；獲取星光角距觀測值α；

步驟二、采用步驟一所述的光子TOA序列和星光角距觀測值α采用表達式9)計算脈沖TOA；

其中：φ_det(t)為脈沖TOA；φ_end為脈沖星相位；f_s為脈沖星頻率；t和t_end為時刻；c為光速；n為脈沖星的方向矢量；和分別為t時刻和t_end時刻地球的位置矢量；φ_{stellar angle-end}為表達式10)：

和分別為t時刻和t_end時刻航天器相對地球的位置矢量的預估值；j為星光角距測量值的編號；N為星光角距的測量值的數目；T_s為星光角距的測量周期；S_j為[jT_s,(j+1)T_s]時間內的三次多項式，為jT_s時刻的航天器相對地球的位置矢量的預估值，為(j+1)T_s時刻航天器相對地球的位置矢量的預估值；

步驟三、利用步驟二所得脈沖TOA以及軌道力學信息，通過導航模塊計算得到航天器的位置。

2.根據權利要求1所述的脈沖星導航方法，其特征在于，所述步驟一中星光角距測量模型如表達式1)：

其中：s為參考恒星的方向；v_α為星光角距的測量噪聲；r_S/E為航天器相對地球的位置矢量；||r_S/E||為r_S/E的二范數。

3.根據權利要求2所述的脈沖星導航方法，其特征在于，所述步驟二具體包括如下步驟：

步驟2.1、利用星光角距觀測值α，使用濾波方法求解出航天器相對地球的位置矢量的預估值

步驟2.2、利用星光角距測量信息輔助計算脈沖TOA，具體是：

考慮航天器的運動，脈沖TOAφ_det(t)采用表達式2)表示：

其中：φ₀為t₀時刻的初相；v(τ)為τ時刻航天器的速度矢量；

對于地球軌道的航天器滿足表達式3)：

其中：和分別為t時刻和t₀時刻航天器相對地球的位置矢量的真實值；和分別為t時刻和t₀時刻地球的位置矢量；

將航天器相對地球的位置矢量的預估值帶入表達式3)則有表達式4)：

其中：和分別為t時刻和t₀時刻航天器相對地球的位置矢量的預估值；

將表達式3)和表達式4)代入表達式2)即得表達式5)：

采用三次樣條插值的方法得到在星光角距采樣周期內航天器在光子TOA處的位置估計值；將光子TOA折疊到最后一個脈沖周期得到脈沖TOA詳見表達式9)。