X 射线脉冲星动态信号的半实物模拟方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106289326A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610882060.X(22)申请日2016.10.09(71)申请人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市砚瓦池正街47号(72)发明人郑伟王奕迪张大鹏汤国建(74)专利代理机构长沙七源专利代理事务所(普通合伙)43214代理人郑隽周晓艳(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称X射线脉冲星动态信号的半实物模拟方法及系统(57)摘要本发明涉及一种X射线脉冲星动态信号半实物模拟的方法，方法包括以下步骤：A、脉冲星轮廓波形载入计算机将脉冲星轮廓文件数据载入到下位机中的静态内存中并存储在静态内存中；B、数据处理单元设置航天器运动轨道参数、观测脉冲星参数、观测时长参数后，每隔一段时间，计算一次脉冲星周期，并将周期数值存储在刷新波形周期器寄存器中；C、波形模拟控制器依据刷新波形周期器寄存器中的数值设定数模转换器控制器读取静态内存的速率。本发明实现X射线脉冲星动态信号的半实物模拟，适用于对脉冲星导航系统理论方法的验证和工程技术的研究。CN106289326ACN106289326A权利要求书1/2页1.X射线脉冲星动态信号的半实物模拟方法，包括以下步骤：A、脉冲星轮廓波形载入计算机将脉冲星轮廓文件数据载入到下位机中的静态内存中并存储在静态内存中；B、数据处理单元设置航天器运动轨道参数、观测脉冲星参数、观测时长参数后，每隔一段时间，计算一次脉冲星周期，并将周期数值存储在刷新波形周期器寄存器中；C、波形模拟控制器依据刷新波形周期器寄存器中的数值设定数模转换器控制器读取静态内存的速率；D、数模转换器输出信号驱动X射线发生器发射对应流量的X射线信号。2.根据权利要求1所述的半实物模拟方法，其特征在于，还包括：在步骤D之后，包括：X射线光子到达事件被所述光子信息读出设备记录时间标记；X射线光子到达事件通过光子信息读出设备发送至数据处理计算机，最后由数据处理计算机处理X射线光子到达事件，得到测试结果。3.根据权利要求1所述的半实物模拟方法，其特征在于，步骤B的时间间隔为10微秒。4.根据权利要求1所述的半实物模拟方法，其特征在于，步骤A的脉冲星轮廓文件数据通过计算机串口、串口控制器、传输缓存控制器、静态内存控制器下载到静态内存中。5.根据权利要求1所述的半实物模拟方法，其特征在于，步骤B的脉冲星周期的计算方法表示为：其中，fs表示脉冲星自转频率，c表示光速，vn(t)是航天器在轨运动速度在脉冲星视线方向上的投影分量。6.根据权利要求5所述的半实物模拟方法，其特征在于，对于考虑其他天体摄动的航天器运行轨道，vn可表示为，上式中，r，v分别为航天器相对于中心天体的位置和速度矢量，r是位置矢量r的模；np为引力扰动天体的数目；rri和rpi分别为航天器相对于第i颗扰动天体与该天体相对于中心天体的位置矢量，rri和rpi分别为其对应的位置标量；μ是中心天体引力常数，μi是第i颗扰动天体的引力常数；ΔF为中心天体非球形摄动的高阶摄动项以及太阳光压摄动等摄动力的影响；n为脉冲星方向矢量。7.X射线脉冲星动态信号的半实物模拟系统，其特征在于，包括以下组件：脉冲星轮廓波形载入计算机1，下载脉冲星的周期轮廓数据并将脉冲星的周期轮廓数据存储在静态内存内；数据处理单元，设置航天器运动轨道参数、观测脉冲星参数、观测时长参数并隔一段时2CN106289326A权利要求书2/2页间计算脉冲星周期，并将周期数值通过EMIF总线接口传送并存储在刷新波形周期器寄存器中；波形模拟控制器，依据刷新波形周期器寄存器中的数值设定数模转换器控制器读取静态内存的速率，从而动态改变脉冲星信号周期；数模转换器，接收数模转换器控制器的信号，输出信号驱动X射线发生器发射对应流量的X射线信号。3CN106289326A说明书1/5页X射线脉冲星动态信号的半实物模拟方法及系统技术领域[0001]本发明涉及航天器导航技术领域，特别地，涉及一种X射线脉冲星动态信号的半实物模拟方法及系统，适用于脉冲星导航系统理论方法的验证和工程技术的研究。背景技术[0002]X射线脉冲星导航技术是一种前瞻性的自主导航方法，它利用脉冲星辐射的X射线信号为航天器导航。脉冲星是一种高速旋转的中子星，能够以高精度稳定的频率辐射X射线信号，有些毫秒脉冲星的自转周期长期稳定度可以媲美当前的原子钟。由于脉冲星远离太阳系，脉冲星提供的高精度时间信息可以为地球轨道航天器和深空探测器提供位置参考信息，从而实现导航定位功能。由于其具有广阔的应用前景，X射线脉冲星导航技术得到了国内外的广泛关注。[0003]脉冲星X