航天器利用脉冲星进行自主导航定位和授时初探

介绍了脉冲星导航定位和授时服务的原理及方法,阐述了利用脉冲星进行航天器自主导航定位及授时的特点。认为脉冲星用于航天器导航授时服务,有可能进一步提高其时钟信息的长期稳定性,应用前景值得期待。     

基于X射线脉冲星的环火探测器同步定位和授时仿真分析

利用X射线脉冲星观测量不仅能够为深空探测器提供稳定可靠的位置、速度和姿态信息,还能够对探测器上的原子钟进行长期误差校正。火星探测任务中,存在探测器飞行时间长,钟差随时间累积严重降低脉冲星自主定位系统的精度等问题。针对此,提出了一种环火探测器同步定位和授时方法,对钟差进行建模,将钟差模型参数纳入到滤波系统中,利用自适应扩展卡尔曼滤波器同时计算探测器的位置、速度和钟差模型参数。仿真实验表明,经滤波校正后的钟差保持在300 ns以内,探测器的位置和速度精度分别优于200 m和0.03 m/s,精度得到明显改善。     

脉冲星用于深空探测器导航定位及授时的探讨

研究了脉冲星导航基本原理,分析了现有脉冲星导航定位算法,探讨了其在深空探测器自主导航定位和授时方面的应用。     

X射线脉冲星导航定位原理及应用

本文介绍了脉冲星的基本概念，阐述了X射线脉冲星导航定位原理及主要特点，分析了系统组成的基本要素，指出了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。     

X射线脉冲星导航可见性分析

概述了X射线脉冲星可见性分析需要考虑的影响因素,给出了脉冲星高度角以及第三天体遮挡的计算公式。根据导航需要,按照脉冲星优选准则,选取50颗X射线脉冲星进行了仿真计算。分析了可见脉冲星个数随位置、时间、高度的变化规律,单颗脉冲星在1 d时间内可见性的变化情况,以及日月对脉冲星的遮挡情况。     

X射线脉冲星导航定位技术研究

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。     

X射线脉冲星信号辐射的数值模拟方法

概述了X射线脉冲星信号辐射模拟技术的发展概况,分析了当前基于非齐次泊松过程(non-homogeneous poisson process, NHPP)的X射线信号数值模拟方法,在此基础上,采取了一种齐次泊松过程与经典概率相结合的数值模拟方法,与NHPP的模拟方法相比,该方法能够避免对流量密度函数的积分及对积分函数的求逆过程,可以大幅度简化数值模拟的计算流程,且适用于具有任意流量密度强度的脉冲星信号辐射模拟,并通过算例分析验证了该方法的可行性。     

X射线脉冲星导航几何法确定航天器位置

给出了X射线脉冲星导航中,利用单差、双差观测量根据几何法确定航天器位置的基本方法。通过仿真试算,重点分析了各类误差项对位置确定精度的影响。     

X射线脉冲星导航系统在月球摄影测量中的应用

初步探讨X射线脉冲星导航定位系统在月球摄影测量应用中的主要技术问题,包括绕月摄影测量卫星脉冲星导航数据获取、脉冲星导航数据处理和脉冲旱导航数据与摄影测量数据联合平差等问题。     

晕轨道X射线脉冲星自主导航和轨道维持研究

目的 提出一种利用X射线脉冲星的晕轨道自主导航方法。以高精度星历轨道动力学模型构建晕轨道状态方程,并利用二级微分修正方法获取惯性系下晕轨道的标称轨道。基于微分修正原理,利用 X射线脉冲星的导航结果和小推力推进器,对晕轨道探测器进行轨道维持和控制,并以地月系 L2点晕轨道为例进行了仿真实验。结果表明,该方法能够有效完成地月系L2点晕轨道探测器的自主导航和轨道维持任务。     

提取计算机内部高精度时间用于同步测量

探讨了计算机内部时间产生原理和特点 ;提出了获取计算机内部高精度时间用于时间测量或测量同步的几种方法 ,并对其计时精度进行了检测实验和分析。结果表明 ,基于BIOS中断的计时 ,其精度约为 5 5ms ;用底层语言读取 82 5 3(或 82 5 4)计时芯片通道所求出的时刻精度为 2× 10 -3s ;而通过读取 6 4位高分辨率性能计数器的计数值及计数频率来求定时间段 ,其精度可达到 2× 10 -6s。且随着计算机技术的发展 ,计时精度有不断提高的趋势。     

用于GNSS的SpT星载原子钟及时间系统介绍

研究了空间铷钟和被动型氢钟的地面批量和寿命试验测试结果,以及卫星在轨试验所达到的最新性能结果。基于这些星载钟的试验结果,对全球卫星导航系统的地面时间站的关键设备及其相关算法作了简要描述,并介绍了一种新颖的在轨技术,即从星载原子钟组（ONCLE）直接产生高度稳健的时间频率信号。     

关于脉冲星参数的我国VLBI网测量

根据毫秒脉冲星计时测量和深空导航应用的基本原理,分析了对脉冲星位置、自行和视差等天体测量参数的VLBI测量精度需求,讨论了我国VLBI网的现有观测能力和不足及可能的改进途径,包括天线后端配置、时钟同步和数据互相关处理等。     

1PN近似下脉冲星导航的观测方程及精度分析

完整推导1PN度规形式下脉冲到达时间方程与脉冲星导航的观测方程。分析导航观测中的相对论影响;给出观测方程的级数展开形式,在此基础上分析脉冲星历表参数对观测时间的影响;讨论行星星历误差对观测时间的影响;推导星体扁率引起的测量时延表达式,分析不同星体扁率引起的时延量级。     

GPS在轨卫星原子钟的稳定性分析

导航卫星星载原子钟的相位或频率数据,作为导航系统应用研究的基础,将直接影响导航系统时间尺度建立以及定位的精度和准确性。本文针对由IGS官网提供的四种GPS卫星钟的钟差数据,采用修正阿伦方差进行了稳定性分析,得到了一些有益的结论。     

导航卫星星载原子钟异常监测分析

通过对星载原子钟钟差数据进行双差处理构建平稳时间序列,利用基于平稳时间序列的2χ检验法监测星钟异常扰动。通过分析得出,历元间双差检测法对于快变的相位异常比较敏感,而对慢变的频率异常效果不佳;而基于平稳时间序列的2χ检验法对快变的相位异常和慢变的频率异常均比较有效。     

GPS芯片开发及授时性能分析

GPS接收机的核心器件即为GPS OEM板(即GPS芯片),对其直接进行开发,在使用上具有灵活方便、经济实用、便于融合等优点。本文以Motorola M12MT+TIMING ONCORE型GPS OEM板为例,论述了GPS OEM板的具体开发使用过程和相关注意事项,并对其授时性能、1pps(秒脉冲)输出的特点等进行了研究,提供了用其实现精确授时的方法,并对授时精度进行了分析,对于测量中精确数字授时的实现具有一定的实际意义。     

非组合精密单点定位算法精密授时的可行性研究

利用基于GPS双频原始观测数据的非组合精密单点定位(PPP)算法进行精密授时,给出了其数学模型与数据预处理策略。实验结果表明,非组合PPP算法可以有效避免传统PPP算法由于观测值组合过程中观测噪声及多路径效应误差被放大而造成的对接收机钟差解算的不利影响,实现亚纳秒级(0.3 ns)的钟差解算精度;同等条件下,非组合PPP算法授时精度优于传统PPP算法,可以用于精密授时解算。     

脉冲星时间模型精化及延迟修正分析

概述了脉冲星时间模型精化的基本步骤,给出了Einstein、Shapiro、Roemer、色散延迟改正的计算方法,以及常用的双星模型。利用澳大利亚国家实验室提供的J0437-4715毫秒脉冲双星数据,试算了各延迟修正量的大小;分析了采用不同双星模型、行星星历对计算结果的影响。