一种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CN106052712A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610293040.9(22)申请日2016.05.05(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)发明人郑伟张大鹏汤国建王奕迪(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)G01C21/24(2006.01)G01C21/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种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：1、设置航天器运动轨道参数、观测脉冲星参数、观测时长参数，动态轮廓数据生成服务器根据设置参数生成脉冲星信号动态轮廓数据；2、每隔一定时间，动态轮廓数据生成服务器实时发送动态轮廓数据到射线源流量控制器；3、射线源流量控制器驱动X射线发生器产生脉冲星动态X射线光子信号；4、X射线探测器测量X射线光子到达事件。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。CN106052712ACN106052712A权利要求书1/2页1.一种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、设置航天器运动轨道参数、观测脉冲星参数、观测时长参数，动态轮廓数据生成服务器根据上述参数生成脉冲星信号动态轮廓数据；B、每隔一定时间，所述动态轮廓数据生成服务器实时发送动态轮廓数据到所述射线源流量控制器；C、所述射线源流量控制器驱动X射线发生器产生脉冲星动态X射线光子信号；D、X射线探测器测量X射线光子到达事件。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A和B之间，射线源流量控制器与光子信息读出模块进行时间同步；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1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的脉冲星信号动态轮廓数据以文件形式保存在所述动态轮廓数据生成计算机上。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A的脉冲星信号动态轮廓数据的波形Γ表示为：Γ＝λ［φdet(t)］其中，λ(φ)是脉冲星标准模板轮廓波形；φdet(t)为脉冲星脉冲相位，表示为：其中，φ0表示t0时刻脉冲相位，fs表示脉冲星自转频率，c表示光速，rn(t)表示航天器位置在脉冲星视线上的投影；rn表示为：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。6.一种X射线脉冲星动态信号的半实物模拟系统，包括以下组件：动态轮廓数据生成服务器，根据设置的航天器运动轨道参数、观测脉冲星参数、观测时长参数生成脉冲星信号动态轮廓数据，并每隔一定时间，将动态轮廓数据实时发送到射线源流量控制器；2CN106052712A权利要求书2/2页射线源流量控制器，驱动X射线发生器产生脉冲星动态X射线光子信号；X射线发生器，产生脉冲星动态X射线光子信号；X射线探测器，测量X射线光子到达事件。7.根据权利要求1所述的半实物模拟系统，其特征在于，还包括：射线源流量控制器，与光子信息读出模块保持时间同步；光子信息读出模块，用于给X射线探测器测量到的X射线光子到达事件记录时间标记；数据处理计算机，用于处理X射线光子到达事件，得到测试结果。3CN106052712A说明书1/5页一种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