X射线脉冲星空间导航定位的脉冲到达时间差测量技术研究
发布时间：2024-04-02 06:22
脉冲星是一种快速自转并具有强磁场的中子星，地球轨道卫星或深空探测器可以接收到周期性X射线信号，其周期稳定性可与铯原子钟相媲美。基于X射线脉冲星的空间定时、定位、定姿与导航系统可为近地轨道、地球同步轨道、大椭圆地球轨道、地月轨道及星际空间飞行的航天器提供精确的时间、位置、速度和姿态等导航信息；也可为北斗等卫星定位系统及其它空间卫星网络提供统一的时空基准；XPNAV（X-ray Pulsar-based Navigation）系统不需要辅助性卫星网络或雷达站，因此，在军事上具有极高的隐蔽性和自主生存能力。脉冲TDOA（TimeDifference of Arrival）测量是XPNAV系统的关键技术之一，其测量精度直接决定空间定位、定时精度。 本文围绕XPNAV系统中脉冲TDOA测量的几个关键问题展开研究工作，论文所取得的主要进展如下： 1.借鉴脉冲星射电信号的“硬”多通道消色散原理，利用IDFT（InverseDiscrete Fourier Transform）及频谱加窗技术推导色散前后的频谱关系式，提出了脉冲星射电信号消色散的“软”多通道算法。与Incoherent消色散算法相比，“...
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 XPNAV 技术的研究背景与意义
1.2 XPNAV 技术的研究历史与现状
1.3 XPNAV 中的关键问题
1.4 本文的研究背景和主要工作
第二章 脉冲星 PTOA测量的基础理论
2.1 引言
2.2 脉冲星的发现与观测现状
2.3 脉冲星基本特性
2.3.1 脉冲星基本物理特性
2.3.2 脉冲星基本辐射特性
2.4 脉冲星辐射脉冲周期稳定性及其分析方法
2.4.1 脉冲星信号周期
2.4.2 脉冲信号周期噪声与周期跃变
2.4.3 脉冲星时稳定度
2.4.4 脉冲星信号周期稳定度分析方法
2.5 脉冲星射电信号的“软”多通道消色散算法
2.5.1 色散效应及消色散算法
2.5.2 “软”多通道消色散算法
2.6 小结
第三章 基于双谱的脉冲星辐射脉冲特征分析及微弱脉冲信号检测
3.1 引言
3.2 基于双谱的脉冲星辐射脉冲特征分析
3.2.1 双谱及1(1/2)维谱的算法与性质
3.2.2 脉冲星累积脉冲轮廓的双谱特征
3.3 基于一维选择线谱的脉冲星信号辨识
3.3.1 双谱辨识算法
3.3.2 一维选择线谱辨识算法
3.3.3 辨识实验
3.4 基于1(1/2)维谱的脉冲星微弱信号检测
3.4.1 引言
3.4.2 1(1/2)维谱检测算法
3.4.3 实验与分析
3.5 小结
第四章 X射线脉冲星空间绝对定位的脉冲 TDOA迭代测量
4.1 引言
4.2 原子时 AT 相对 SSB 坐标时的转换
4.2.1 时间尺度
4.2.2 AT 相对 SSB 坐标时的转换
4.3 脉冲 TDOA 测量的基本原理
4.3.1 建立相位演化预测模型
4.3.2 星际轨道原子时相对 SSB 坐标时的转换
4.3.3 脉冲 TDOA 测量的一阶方程
4.4 基于迭代的 TDOA 测量算法
4.4.1 TDOA 测量的相对论误差分析
4.4.2 绝对定位的 TDOA 迭代测量算法
4.4.3 TDOA 迭代测量的航天器运动误差补偿
4.5 小结
第五章 基于整周期数关系式的 TDOA周期模糊求解算法
5.1 引言
5.2 解 TDOA 周期模糊经典算法
5.3 解 TDOA 周期模糊改进算法
5.3.1 改进算法的基本思想
5.3.2 TDOA 整周期数关系式
5.3.3 TDOA 整周期数求解步骤
5.4 实验与分析
5.5 小结
第六章 基于观测数据的累积脉冲轮廓时间延迟双谱测量
6.1 引言
6.2 RXTE 及其数据库
6.2.1 RXTE 简介
6.2.2 HEASARC 数据库
6.3 GRO J1744-28 的 RXTE 观测数据恢复
6.3.1 提取 GRO J1744-28 观测数据
6.3.2 生成 GRO J1744-28 的 GTI 数据
6.3.3 由 Standard-1 数据生成总光变曲线
6.3.4 由 Standard-2 数据生成总光变曲线
6.3.5 由 Generic Single Bit 数据生成总光变曲线
6.3.6 由 HEXTE 数据生成光变曲线和能谱
6.3.7 背景噪声误差修正
6.3.8 相对太阳系质心坐标时的转换
6.3.9 生成累积脉冲轮廓
6.4 基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量
6.4.1 经典算法
6.4.2 累积脉冲轮廓时间延迟的双谱测量算法
6.5 实验与分析
6.5.1 Taylor FFT 算法实验
6.5.2 双谱算法实验
6.6 小结
结束语
致谢
参考文献
研究成果
本文编号：3945952
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 XPNAV 技术的研究背景与意义
1.2 XPNAV 技术的研究历史与现状
1.3 XPNAV 中的关键问题
1.4 本文的研究背景和主要工作
第二章 脉冲星 PTOA测量的基础理论
2.1 引言
2.2 脉冲星的发现与观测现状
2.3 脉冲星基本特性
2.3.1 脉冲星基本物理特性
2.3.2 脉冲星基本辐射特性
2.4 脉冲星辐射脉冲周期稳定性及其分析方法
2.4.1 脉冲星信号周期
2.4.2 脉冲信号周期噪声与周期跃变
2.4.3 脉冲星时稳定度
2.4.4 脉冲星信号周期稳定度分析方法
2.5 脉冲星射电信号的“软”多通道消色散算法
2.5.1 色散效应及消色散算法
2.5.2 “软”多通道消色散算法
2.6 小结
第三章 基于双谱的脉冲星辐射脉冲特征分析及微弱脉冲信号检测
3.1 引言
3.2 基于双谱的脉冲星辐射脉冲特征分析
3.2.1 双谱及1(1/2)维谱的算法与性质
3.2.2 脉冲星累积脉冲轮廓的双谱特征
3.3 基于一维选择线谱的脉冲星信号辨识
3.3.1 双谱辨识算法
3.3.2 一维选择线谱辨识算法
3.3.3 辨识实验
3.4 基于1(1/2)维谱的脉冲星微弱信号检测
3.4.1 引言
3.4.2 1(1/2)维谱检测算法
3.4.3 实验与分析
3.5 小结
第四章 X射线脉冲星空间绝对定位的脉冲 TDOA迭代测量
4.1 引言
4.2 原子时 AT 相对 SSB 坐标时的转换
4.2.1 时间尺度
4.2.2 AT 相对 SSB 坐标时的转换
4.3 脉冲 TDOA 测量的基本原理
4.3.1 建立相位演化预测模型
4.3.2 星际轨道原子时相对 SSB 坐标时的转换
4.3.3 脉冲 TDOA 测量的一阶方程
4.4 基于迭代的 TDOA 测量算法
4.4.1 TDOA 测量的相对论误差分析
4.4.2 绝对定位的 TDOA 迭代测量算法
4.4.3 TDOA 迭代测量的航天器运动误差补偿
4.5 小结
第五章 基于整周期数关系式的 TDOA周期模糊求解算法
5.1 引言
5.2 解 TDOA 周期模糊经典算法
5.3 解 TDOA 周期模糊改进算法
5.3.1 改进算法的基本思想
5.3.2 TDOA 整周期数关系式
5.3.3 TDOA 整周期数求解步骤
5.4 实验与分析
5.5 小结
第六章 基于观测数据的累积脉冲轮廓时间延迟双谱测量
6.1 引言
6.2 RXTE 及其数据库
6.2.1 RXTE 简介
6.2.2 HEASARC 数据库
6.3 GRO J1744-28 的 RXTE 观测数据恢复
6.3.1 提取 GRO J1744-28 观测数据
6.3.2 生成 GRO J1744-28 的 GTI 数据
6.3.3 由 Standard-1 数据生成总光变曲线
6.3.4 由 Standard-2 数据生成总光变曲线
6.3.5 由 Generic Single Bit 数据生成总光变曲线
6.3.6 由 HEXTE 数据生成光变曲线和能谱
6.3.7 背景噪声误差修正
6.3.8 相对太阳系质心坐标时的转换
6.3.9 生成累积脉冲轮廓
6.4 基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量
6.4.1 经典算法
6.4.2 累积脉冲轮廓时间延迟的双谱测量算法
6.5 实验与分析
6.5.1 Taylor FFT 算法实验
6.5.2 双谱算法实验
6.6 小结
结束语
致谢
参考文献
研究成果
本文编号：3945952
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/tianwen/3945952.html