X﹢射线脉冲星星表方位误差估计算法研究

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1、第29卷第2期20lO年4月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29No．2Apr．2010X射线脉冲星星表方位误差估计算法研究。孙守明，郑伟，汤国建(国防科技大学航天与材料工程学院·湖南长沙·410073)摘要：星表方位误差是影响脉冲星导航精度的一项主要因素，也是天文研究的一项重要内容。本文提出一种基于卫星导航数据，采用卡尔曼滤波器对x射线脉冲星星表方位误差估计的方法。仿真结果表明，在不考虑其他误差因素下，该方法可以较好地估计出X射线脉冲星的星表方位误差，改善星表精

2、度，随着人类对宇宙空间认识的加深，本文研究结果对未来基于x射线脉冲星的自主导航和天文观测研究具有一定的潜在理论参考价值。关键词：脉冲星；卡尔曼滤波；星表方位误差中图分类号：P129文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)02一0057一04ANewEstimationAlgorithmoftheX—RayPulsarPositionErrorSUNShou-ming，ZHENGWei，TANGGuo-jian(CollegeofA凹∞pa∞andMat面alErlgineeriIlg，Nat妇lIhiv硎

3、tyofni∞辩做hn0109y，cI脚】gsh，Hu啪Province410073)Abstract：Pulsarpositionerrorisanimportantaspectofastronomyresearchandisalsoamainfactorwhiche“ectstheflavigationbasedonX—raypulsars．ThispaperproposesanewestimationalorithmfbrX—raypulsarpositionerrorbasedonthenavigationda

4、taofthesatelliteandbyuseoftheKalmanfilter．Thesimulationresultsshowthatthepo—sitionerrorcouldbeaccuratelyestimatedbythisalgorithmandtheaccuracyofpulsarpositioniswenimproved，sothenewalgorithmisworthytotheresearchofnavigationbasedonX

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6、b：Pulsar；KalmanFilter；PositionError0引言基于X射线脉冲星的自主导航是一种新兴的天文导航方法。由于该导航方法稳定、可靠、精度高，适用范围广，有望摆脱对GPS及其他人造信标的依赖，保证战时航天器的自主运行，并减少平时的维护费用，目前已成为国内外研究的一个热点问题。脉冲星的导航精度受诸多因素的影响，研究表明星表方位误差是影响导航精度的一项主要因素n≈]。星表方位误差对导航精度的影响与脉冲星的方位和航天器在太阳系质心惯性系的位置有关。以地球轨道卫星为例，在卫星位置与脉冲星方向近于垂直情况下，

7、0．001”的脉冲星星表方位误差将会引起700m的位置误差。脉冲星导航是航天与天文学的交叉学科，其导航使用的星表数据来自于天文界的长期观测。但由于观测设备和方法的限制，脉冲星的星表观测精度很难满足高精度导航的需要。基于人工信标的导航方法目前已经非常成熟而且精度很高，因此可以利用脉冲星导航原理，基于精确的卫星导航信息估计脉冲星的星表方位误差。脉冲星在日心惯性系中的位置是极其稳定的，本文在星表方位误差为常值偏差假设基础上，提出一种基于卫星导航数据，采用卡尔曼滤波器对X射线脉冲星星表方位误差估计的方法。1星表方位误差估计基本

8、原理基于卫星导航信息的脉冲星方位误差估计基本原理，是在卫星上安装X射线探测器来测定脉冲的到达时间，通过时间转换模型获得脉冲到达太阳系内某一惯性系原点的时间，然后根据脉冲星的相位时间模型计算出该脉冲真实到达坐标原点的时间。真实的到达时间与转换的到达时间之差反映了星表-收稿日期：2009—12—22；修回日期：2010—02—25基金项目：国家自然科学基金(10973048)，中回空间技术研究院CAST刨新基金(CAST200721)和空闻智能控制技术国家级重点实验室基金(sIc07010202)共同资助第一作者简介：孙守

9、明(1981一)，男，博士研究生，研究方向为航天嚣自主导航；E—mail：ssmiIl92000@163．com58飞行器测控学报第29卷方位误差，基于星表方位误差估计算法即可求解脉冲星星表方位误差，具体的星表方位误差估计原理如图1所示。星农方位太真实方位，★图1脉冲星星表方位误差估计基本原理在研究过程中选用的惯性参考系是太阳系质