重构 X 射线脉冲星信号的纯数值模拟新算法.pdf

《重构 X 射线脉冲星信号的纯数值模拟新算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３７卷第２期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．２２０１５年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｐｒ．２０１５ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１５０２０２６ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ重构Ｘ射线脉冲星信号的纯数值模拟新算法桂先洲，黄森林，孙晨（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：基于Ｘ射线脉冲星的导航技术，无论技术研究还是实验验证，都是以Ｘ射线脉冲星信号为基础。但是实际的观测数据无法确定其精确值，不便于进行导航算法的分析验证。因此，通过模拟算法

2、重构Ｘ射线脉冲星信号十分必要。基于泊松分布建立Ｘ射线脉冲星信号模型，介绍脉冲轮廓的构建方法；介绍了两种纯数值的脉冲星信号模拟算法。针对这两种算法因近似导致信号模拟不精确的问题，提出一种基于精确光子流量函数的纯数值Ｘ射线脉冲星信号的模拟算法，该算法采用分段线性函数拟合的脉冲轮廓函数，基于分布２函数及其反函数导出。模拟算法重构ＰＳＲＢ０５３１＋２１脉冲星的信号，并利用χ拟合优度检验验证模拟算法生成的光子到达时间服从泊松分布。将提出的算法与两种已有的算法进行比较，仿真结果表明从光子数目和脉冲轮廓误差来看，提出的算法都优于其他两种算法，更接近实际信号。由新算法重构的脉冲

3、星信号进行历元折叠得到观测脉冲轮廓，并将其与标准脉冲轮廓比较，发现随着观测时间的增长，观测脉冲轮廓趋近于标准脉冲轮廓，验证了模拟算法是有效可行的。关键词：Ｘ射线脉冲星；泊松分布；信号重构；卡方拟合优度检验；模拟算法中图分类号：Ｖ２４９．３；ＴＰ３９１．９文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１５）０２－１４３－０６ＡｎｅｗｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＸｒａｙｐｕｌｓａｒｓｉｇｎａｌＧＵＩＸｉａｎｚｈｏｕ，ＨＵＡＮＧＳｅｎｌｉｎ，ＳＵＮＣｈｅｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅ

4、ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｎａｖｉｇａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＸｒａｙｐｕｌｓａｒｓ，ｂｏｔｈｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＸｒａｙｐｕｌｓａｒｓｉｇｎａｌ．Ｂｕｔｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａｗａｓｕｎａｂｌｅｔｏｃｏｎｆｉｒｍｔｈｅｅｘａｃｔｖａｌｕｅｏｒｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｎ

5、ａｖｉｇａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｗａｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｔｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔＸｒａｙｐｕｌｓａｒｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｔｈｅａｒｒｉｖａｌｏｆｐｈｏｔｏｎｓｐｏｓｓｅｓｓｎｏｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐｏｉｓｓｏｎｒａｎｄｏｍｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌｏｆＸｒａｙｐｕｌｓａｒｓｗａｓｂｕｉｌｔ，ａｎｄｔｈｅｅｐｏｃｈｆｏｌｄｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｐｕｌｓｅｐｒｏｆｉｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｗｏ

6、ｅｘｉｓｔｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＡｎｅｗｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｎＴＯＡｓ（ｔｉｍｅｏｆａｒｒｉｖａｌｓ）ｗａｓｄｅｒｉｖａｔｅｄｆｒｏｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｉｎｖｅｒｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｏａｖｏｉｄａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｎｇｉｎｔｈｅｔｗｏａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｔｈｅｄｅｒｉｖａｔｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｍｐｌｏｙｅｄｔｈｅｐｕｌｓｅｐｒｏｆｉｌｅｆｉｔｔｅｄｂｙｐｉｅｃｅｗｉｓｅｌ

7、ｉｎｅａｒｆｕｎｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｓｉｇｎａｌｏｆｐｕｌｓａｒＰＳＲＢ０５３１＋２１ｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ａｎｄｃｈｉｓｑｕａｒｅｇｏｏｄｎｅｓｓｏｆｆｉｔｔｅｓｔｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄＴＯＡｓｃｏｍｐｌｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｏｉｓｓｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄａｍｏｎｇｔｈｅｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｅｄｔｗｏａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓ

8、ｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈ