脉冲星导航解周期模糊匹配搜索算法

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1、第33卷第11期系统工程与电子技术Vo1．33No．112011年11月SystemsEngineeringandElectronicsNovember2O11文章编号：1001—506X(2011)11—2496—05脉冲星导航解周期模糊匹配搜索算法谢强，许录平，张华，孙景荣(西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安710071)摘要：为降低脉冲星导航解周期模糊空间搜索算法的试探次数，提出了一种基于匹配搜索的解模糊方法。先利用3颗脉冲星确定航天器位置，再引入第4颗脉冲星建立一组平面，并通过计算该组平面与航天器住置的最小距离来检验模糊向量。然

2、后给出了点面最小距离、整周期数和相位差的关系，分析了整周期数对点面最小距离的影响。通过建立搜索模板，避免了对试探空间的遍历，降低了试探次数。仿真实验表明，在相同的务件下，算法试探次数较现有算法降低了4个数量级。关键词：脉冲星；解模糊；匹配搜索中图分类号：V249文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1001—506X．2011．11．29CycleambiguityresolutionusingmatchingsearchforX’raypulsarnavigationsystemsXIEiang，XULu—ping，ZHAN

3、GHua，SUNJing—rong(SchoolofElectronicsEngineering，XidianUniversity，Xi’an710071，China)Abstract：Inordertoreducethetestnumberofcycleambiguityspacesearchingalgorithms，anovelmethodbasedonmatchingsearchforambiguityresolutionisproposed．First，threepulsarsareusedtodeterminethepositi

4、onofaircraft，andasetofplanesareestablishedbybringinginanadditionalpulsar．Thentheambiguityvectorsareevaluatedbycalculatingtheminimumdistancesbetweenaircraftandtheaboveplanes．Secondly，therelationshipsamongtheminimumdistances，cyclesetsandphasedifferencesareexhibitedandtheinfl

5、uencesontheminimumdistancesduetothevariationofintegercyclesareanalyzed．Afterthat，asearchingtemplateisbuilttorefrainfromtestingeachcandidatecyclesetandobtainthecycleambiguityresolution．Therefore，thetestnumberiscutdown．Finally，simulationresultsshowthat，inthesameexperimentale

6、nvironment，thetestnumberofthematchingsearchalgorithmisreducedbyfourordersofmagnitudecomparedwiththeexistingal—gorithms．Keywords：pulsar；ambiguityresolution；matchingsearch解模糊计算。周期模糊度的快速准确解算与否直接影0引言响到航天器定位的速度与准确性。在脉冲星导航定位(X-raypulsar-basednavigation，XP—XPNAV系统解周期模糊问题为三维空间解模糊，

7、传NAV)系统中，快速准确的实现周期模糊度解算有着重要意统的孙子定理_1以及一维集方法口阳并不适用，目前的解模义。由于脉冲星辐射信号呈现极高的周期稳定性]，其在航糊方法可分为3类：①基于观测数据直接解算整周期模糊天器定时]、定位方面的应用广受关注。XPNAV系统以度，如最小二乘法和浮点卡尔曼滤波法；②根据航天器脉冲星为信号源，以太阳系质心(solarsystembarycenter，轨道动力学特性，利用预测位置快速给出整周期数“；SSB)为坐标原点，通过信号到达航天器与SSB的时间差③空间搜索算法“]，此类算法通过对搜索范围内每一(time

8、differenceofarrival，TDOA)来计算其相对位置]。个周期向量进行试探来实现解模糊。三者相比，算法①存TD0A与整周期数以及相位差相关，其中相位差在信号经过在漏