分時(shí)段實(shí)時(shí)觀測(cè)脈沖星的單探測(cè)器導(dǎo)航方法

楊 博 張 睿 孫 暉

(北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院，北京100191)

徐 帆

(北京航天自動(dòng)控制研究所，北京100854)

脈沖星由于具有較高的頻率穩(wěn)定度，能夠?yàn)榻剀壍馈⑸羁蘸托请H空間飛行航天器提供位置、速度、時(shí)間和姿態(tài)等導(dǎo)航信息，實(shí)現(xiàn)航天器全程高精度自主導(dǎo)航和運(yùn)行管理，具有廣闊的應(yīng)用前景［1-3］.

然而，現(xiàn)有的導(dǎo)航算法大多利用同時(shí)固定觀測(cè)3～4顆脈沖星來(lái)導(dǎo)航定位［4-6］，這樣的導(dǎo)航方法有如下幾個(gè)缺點(diǎn):①要求航天器搭載多個(gè)X射線探測(cè)器，增加航天器有效載荷負(fù)擔(dān)和功耗;②固定觀測(cè)需不斷調(diào)整探測(cè)器角度以跟蹤所選脈沖星，對(duì)航天器姿態(tài)精度要求很高;③航天器飛行過(guò)程中，會(huì)受探測(cè)器探測(cè)范圍、天氣遮擋等因素影響，一些時(shí)段無(wú)法跟蹤所選脈沖星，導(dǎo)致導(dǎo)航無(wú)法進(jìn)行.

針對(duì)上述X脈沖星導(dǎo)航方法現(xiàn)存的不足，本文開(kāi)展了分時(shí)段實(shí)時(shí)對(duì)X射線脈沖星可見(jiàn)性分析捕獲的單探測(cè)器導(dǎo)航方法研究.該方法主要有以下3個(gè)步驟:

1)根據(jù)航天器當(dāng)前狀態(tài)，結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型，預(yù)估航天器下一時(shí)刻的位置速度信息;

2)根據(jù)預(yù)估的位置信息，并結(jié)合探測(cè)器可探測(cè)范圍，分析該時(shí)刻在可探測(cè)范圍內(nèi)可見(jiàn)脈沖星的個(gè)數(shù)，實(shí)時(shí)生成該時(shí)刻的導(dǎo)航星庫(kù);

3)在生成的導(dǎo)航星庫(kù)中隨機(jī)選取一顆脈沖星，用于維持該時(shí)段的導(dǎo)航.在下一時(shí)刻，重復(fù)以上過(guò)程進(jìn)行導(dǎo)航脈沖星捕獲，并選取一顆與上次所選星不同的脈沖星用于導(dǎo)航.

1 X射線脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)

1.1 狀態(tài)方程

以航天器的位置和速……