据phys.org网站1月11日消息,近日NASA研发团队演示了太空X射线全自主导航技术,利用毫秒脉冲星精确定位以每小时数千英里运动的物体的位置.此次演示证明了X射线脉冲星导航作为一种新型自主导航能力的可行性,将为深空导航提供一种新选择,可与现有航天器载无线电和光系统协同工作,在航天器超出当前地基全球导航网络覆盖范围时,进行精确自主定位.
作者:李亮; 王广利; 郭丽; 胡小工 期刊:《深空探测学报》 2018年第03期
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...
作者:焦荣; 甘伟; 肖志红; 崔占琴 期刊:《宇航学报》 2019年第06期
针对X射线脉冲星导航系统(XNAV)中过程噪声统计特性难以准确获取,对其不当假设导致滤波器估计性能不佳的问题,提出基于自适应差分卡尔曼滤波器(ADDF)的多信息融合算法。为了降低导航误差,在传统脉冲星计时观测的基础上,增加恒星星光仰角及两个时刻间的相位增量观测量,共同增强XNAV。首先,分别建立计时观测模型、相位增量模型及星光仰角模型;然后将多信息测量模型集成到卫星轨道动力学方程中,以建立ADDF滤波模型;最后对所提方法进行...
作者:李连升; 邓楼楼; 梅志武; 吕政欣; 刘继红 期刊:《机械工程学报》 2018年第23期
为提高聚焦型X射线脉冲星望远镜的探测性能,提出一种聚焦型X射线脉冲星望远镜(Focusing X-ray pulsar telescope,FoXPT)多目标优化与多场耦合分析方法。基于X射线全反射理论构建以探测灵敏度和重量最小化为目标的多目标优化模型,采用改进的Pareto法获得产品的非劣解集。基于弹性力学、热传导和热辐射理论构建了结构-热耦合方程,以遴选的优化结果构建产品三维模型和有限元模型,获得产品应力与位移分布并提取X射线反射镜面形误差,基...
作者:王双强; 王娜; 张承民; 李菂; 尚伦华; 王德华; 潘元月; 杨佚沿; 岳友岭 期刊:《天文学进展》 2018年第01期
脉冲星是演化末期的大质量恒星经过核坍缩形成的产物,它们在天体物理学、粒子物理学和卫星导航等方面具有重要的应用。自脉冲星发现50年来,其观测和理论研究取得了巨大进展。脉冲星主要在射电波段被探测到,部分脉冲星也有X射线和射线等波段的辐射,它们的信息非常丰富。根据其不同的观测特征可以把脉冲星分为多种类型。主要对射电、X射线以及射线波段的特殊类型脉冲星,包括旋转射电暂现源、间歇脉冲星、态转换X射线脉冲星、磁星、暗...
作者:彭洪江; 张乐; 史钰峰 期刊:《航天标准化》 2017年第02期
简述脉冲星导航标准化实践顶层设计原则,从技术要求、系统校准、安装和标定测试等方面探索开展标准化工作的实践,结合脉冲星导航的技术特点和发展趋势,提出该领域标准化重点工作的建议,展望未来脉冲星导航领域标准化工作的发展。
2016年4月25-27日,武汉暂现源国际研讨会在华中科技大学召开。包括国外学者9人共65位专家学者等参加了此次会议。本次会议围绕射电和X射线脉冲星,河内与河外射电和X-射线暂现源的最新观测和理论进展,FAST相关技术与早期科学,以及FAST与HXMT的联合观测等方面进行了广泛与深入的讨论。
作者:薛梦凡; 李小平; 方海燕; 孙海峰; 沈利荣 期刊:《西安电子科技大学学报》 2017年第01期
X射线脉冲星导航是实现航天器长时间自主相对导航的有效手段之一.文中从X射线脉冲星相对导航卡尔曼滤波的观测方程出发,研究了脉冲星方向误差及空间分布对导航精度的影响,其中通过将方向误差转化为观测量误差对脉冲星方向误差进行建模,并推导了脉冲星组空间分布与导航精度的关系.卡尔曼滤波仿真结果表明:脉冲星方向误差在1 000acs以内时,滤波偏差随方向误差的增大而线性增大,1acs方向误差引入的距离偏差最大为0.34%;星组空间分布...
作者:梁亚坤; 紫晓 期刊:《太空探索》 2017年第01期
2016年11月10日,在万众瞩目中,我国首颗X射线脉冲星试验卫星开始了太空探索之旅。作为中国航天在原始创新、技术革命道路上的一个重要里程碑事件,X射线脉冲星试验卫星的发射,对于尝试建立一个长期稳定运行的时间基准系统具有重要意义。
作者:沈利荣; 李小平; 刘彦明; 方海燕; 孙海峰; 裴辰星 期刊:《西安电子科技大学学报》 2016年第05期
针对目前X射线脉冲星实测数据量少、不连续的问题,笔者以罗西卫星X射线脉冲星实测数据物理特性为先验信息,采用快速迭代法在10μs时间转换模型下,模拟产生了航天器处具有周期特性、能谱特性、背景噪声特性及具有各种延迟效应的X射线脉冲星信号.设计和实现了具有多物理特性的X射线脉冲星信号仿真软件.比较相同条件下的实测和模拟数据可得:模拟的噪声和实际噪声具有相同的分布;模拟与实测的脉冲星数据周期变化趋势吻合,误差仅...
□□2004年,美国国防高级研究计划局(DARPA)提出了X射线脉冲星导航计划,以满足未来航天任务从近地轨道、深空至星际空间飞行的持续、高精度自主导航应用需求.本文将介绍脉冲星的基本概念和美国X射线脉冲星导航计划,概述X射线脉冲星导航的基本原理和工程意义,以及国内研究的基础条件和开展此项研究工作的可行性和必要性.
作者:乔黎; 刘建业; 熊智; 郑广楼 期刊:《中国空间科学技术》 2007年第06期
X射线脉冲星自主导航系统可以为深空探测器提供位置、速度、时间和姿态等丰富且自主的导航信息,以X射线脉冲星测得的信息作为量测量,结合轨道动力学方程,对航天器的轨道进行自主估计确定。论文阐述了该方案的导航原理,在借鉴现有航天器导航系统的基础上,提出了基于X射线脉冲星导航的方案,介绍了方案的硬件组成、系统结构,并针对方案中导航敏感器多冗余的特征,给出了基于多传感器组合导航技术的结构,最后用仿真资料对方案...
作者:帅平; 陈绍龙; 吴一帆; 张春青; 李明 期刊:《宇航学报》 2007年第06期
X射线脉冲星导航是以脉冲星的X射线辐射信号作为信息输入,经过相应的信号和数据处理,为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器提供高精度的位置、速度、时间和姿态等导航信息的实现过程。首先提出了基于X射线脉冲星的卫星自主导航的基本框架和实现流程;然后,概述X射线脉冲导航的时空基准,重点研究X射线脉冲星导航定位的测量方程、系统状态方程及其噪声统计特征等数学模型。最后,详细论述卫星自主导航信息处理的鲁棒滤波算法,即经典...
作者:胡东友; 谢振华 期刊:《西安文理学院学报·自然科学版》 2007年第03期
为进行空间X射线星图分割及在X射线背景噪声中提取目标源,提出了改进的脉冲耦合神经网络图像分割算法。改进算法将图像分割成小区域,不同区域中设置不同的参数;将内部行为的调制参数设计成邻域像素灰度值分布的负耦合函数,强制降低强x射线目标源附近的强x射线背景噪声的点火频率,以提取x射线辐射点目标源。分别利用改进型PCNN模型、普通PCNN模型进行了空间X射线星图分割实验,结果表明改进型PCNN模型具有更优的分割效果。
作者:杨成伟; 郑建华; 李明涛; 邓新坪 期刊:《空间科学学报》 2013年第01期
给出一种利用X射线脉冲星的平动点轨道自主导航算法.分析了X射线脉冲星导航原理,以脉冲到达时间差值为基本观测量,建立导航系统观测方程.在高精度星历模型下,对日地系L1点Halo轨道建立数学模型,利用基于UD分解的无迹卡尔曼滤波方法进行导航定位,并研究了摄动因素对导航结果的影响.仿真结果表叽在日地系平动点轨道的自主导航中,X射线脉冲星导航是可行的.
X射线脉冲星脉冲到达时间(TOA)的空间测量是航天器自主导航和用脉冲星钟作航天器时间标准的基础.在简要介绍地面射电观测TQA测量方法基础上,重点研究了X射线脉冲星脉冲到达时间的空间测量方法和算法.讨论了利用X射线脉冲星辐射光子到达时间观测,建立X射线脉冲轮廓的方法;给出了通过观测得到的X射线脉冲轮廓与标准脉冲轮廓比较,精确确定TOA的测量方法和实用算法.讨论了削弱多普勒效应对TOA测量影响的方法.
作者:冯来平; 毛悦; 孙中苗 期刊:《测绘科学》 2009年第03期
X射线天文学催生了X射线脉冲星导航,并为其提供了理论和技术基础,本文分析了X射线脉冲星导航的原理和计算方法,介绍脉冲星导航研究的重大意义及进展情况,分别对该技术涉及的关键技术,即脉冲星巡天、脉冲到达时间、X脉冲探测器、时空基准的建立与维持和导航算法等做了介绍。
作者:刘秀平; 李小平; 孙海峰 期刊:《光学学报》 2013年第03期
对于短时间内X射线脉冲星信号形成的脉冲轮廓的信噪比低,提出基于提升小波的X射线脉冲星信号的降噪方法。分析了基于提升小波的信号降噪理论模型。在周期叠加的基础上,利用探测设备及空间环境的先验信息建立预降噪模型,并对X射线脉冲星的脉冲轮廓做降噪预处理。通过选择小波和自适应的阈值函数,利用提升小波对脉冲轮廓降噪。通过对多组罗西X射线计时探测器(RXTE)卫星探测的实测X射线脉冲星数据的仿真分析,结果表明,降噪后...
脉冲星属于高速自转的中子星,具有极其稳定的周期性,其脉冲周期变化率达到10^-19~10^-21,被誉为自然界最稳定的天文时钟。利用脉冲星辐射的X射线信号能够确定航天器的位置、速度、时间和姿态等导航参数,是实现近地轨道、深空探测和星际飞行航天器高精度无缝自主导航的一种新思路和可行途径。
作者:黄震 李明 帅平 期刊:《国际太空》 2008年第10期
脉冲星是大质量恒星演化、坍缩、超新星爆发的遗迹,属于高速旋转的中子星,具有极其稳定的周期性特征。X射线脉冲星导航就是在航天器上安装探测器,以脉冲星辐射的X射线信号作为外部输入,经过相应的信号和数据处理,实现航天器自主确定轨道、时间和姿态等导航参数。X射线脉冲星导航技术为解决近地轨道和深空探测航天器的持续高精度自主导航与控制难题提供了一种新思路,尤其是该技术能为导航星座提供独立的外部时空基准,从而实...