基于UKF和信息融合的航天器自主导航方法

X射线脉冲星导航利用X射线辐射脉冲到达时间 (Time of Arrival, TOA)作为信息输入,星敏感器导航利用星光角距等作为信息输入,是两种不同机理的天文导航方法。提出一种将脉冲星TOA和星敏感器星光角距测量结合的信息融合天文自主导航方法,设计了一种利用激光光量子模拟脉冲星X射线辐射光子的半物理仿真系统用于算法验证,并基于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)使用真轨道参数做了仿真试验。结果表明,基于UKF的信息融合方法比基于EKF（Extended Kalman Filter）的信息融合方法性能更好,与仅使用脉冲星或星敏感器的导航方法相比,能将位置估计精度分别提高52.7%和43.6%,速度估计精度分别提高82.2%和70.5%。     

1986年2月的高太阳活动研究—IV日地扰动事件耦合初析

利用光学、射电、软Ｘ射线和硬Ｘ射线观测资料,对１９８６年２月系列太阳爆发中最大的两个耀斑作相似与相异性的分析,解释它们近地空间效应的区别,对该系列太阳爆发事件和叠加在一起的地球事件作认证研究。     

观星(下)

希腊众英雄的老师父 　　人马座 在初夏晚 23时，或者在仲夏 7月中旬傍晚 21时的时候，我们可以看到天蝎座斜挂在西南角上，南方天空里换上了另一批灿烂的群星，虽然没有 1等大星，但也拥有 2等星两颗， 3等星八颗，所占范围也比较集中。这是人马座，是纪念希腊神话里一个半人半马的大英雄齐龙而设的。 　　在希腊神话里，半人半马是介于神和人之间的一种怪物：腰以上是人形，腰以下是马身。人马在形体和相貌上很奇特，他们中有的野性难驯，闯出祸来，但是也有的性情和善，和人往来，相处很好。本座代表的人马英雄齐龙是属于和善的一类。 　…     

美国发射高能天文观测卫星—3

9月20日,美国航宇局的HEAO-3科学卫星(高能天文观测卫星)在肯尼迪空间中心成功地用宇宙神-人马座运载火箭发射入轨。这是高能天文观测卫星系列中的最后一颗星。 HEAO-3的任务与它的两个先驱星稍有不同。HEAO-3和HEAO-2用以测量X-射线和寻找X-射线源,而HEAO-3将用来探测X-射线     

慧眼卫星成功进行X射线脉冲星导航在轨实验

<正>2019年8月,中国科学院高能物理所的科学家利用慧眼卫星上X射线望远镜开展了X射线脉冲星导航实验,定位精度达到10 km之内(3倍标准偏差),进一步验证了航天器利用脉冲星自主导航的可行性,为未来在深空中的实际应用奠定了基础。相关论文近日在美国Astrophysical Journal(增刊)刊出。     

AR5395和AR5629X射线事件的太阳射电辐射特征

ＡＲ５３９５和ＡＲ５６２９Ｘ射线事件的太阳射电辐射特征吴洪敖，孙九祯（中同科学院紫金山天文台，南京２１０００８）关键词太阳耀斑，Ｘ射线事件，射电事件一、概况本文选用的典型事件是１９８９年３月的ＡＲ５３９５和８月的ＡＲ５６２９的射电缓变和爆发分量，及其...     

参考图片

１９９６年３月２７日，当Ｈｙａｋｕｔａｋｅ彗星穿越距地球１６０００千米上空时，德国的伦琴卫星（Ｒｏｓａｔ）探测到了来自这颗彗星的强大的Ｘ射线信号。美航宇局的科学家们称，这是迄今为止，人类第一次探测到的来自彗星的Ｘ射线信号。通过转换，把这些Ｘ射线的数据...     

美空军发射第二颗“军事星”

１９９５年１１月５日，美国的第２颗“军事星”（Ｍｉｌｓｔａｒ）卫星用大力神－４火箭发射。整个发射过程进行顺利。该火箭的末级“半人马座”的氢氧发动机经过３次点火工作，成功地将卫星送入预定的地球同步轨道。“军事星”重４５００千克，由洛克希德·马丁公司建造...     

X射线脉冲星导航标称数据库构建

脉冲星导航数据库是在地面定量验证X射线脉冲星导航关键技术和模拟导航过程必不可少的一部分。然而,目前并无文献针对脉冲星导航进行数据库的专门设计。为此,文章通过搜集现有国际公开的脉冲星数据,构建了脉冲星导航标称数据库。建立了基于品质因子的目标源优选准则,选择了26颗X射线脉冲星作为导航源;分析确立了数据库参数字段的具体组成,包括自转模型参数、延时模型参数、脉冲星到达时间〖BF〗（TOA）〖BFQ〗精度参数与脉冲轮廓参数;对这26颗脉冲星进行了编目;最后给出了标称数据库的接口与应用方式。标称数据库结构与未来星上数据库结构一致,当前服务于地面试验,待观测数据更新后可以升级为星上数据库。     

借X射线看宇宙奥秘

宇宙空间是个充满剧烈活动的场所：恒星接二连三地爆炸，在它们巨大的中心里不停地释放各种元素。星系互相碰撞，又分崩离析，温度高达几百万摄氏度，物质被能量强大的巨型黑洞无情地吞没这些景象只有在地球大气层之外的有利位置上，借助于高能Ｘ射线才能看到。令人欣慰的是，美国计划于１９９９年４月在太空部署一部轨道Ｘ射线高技术望远镜。这部望远镜耗资１－３亿美元，是人们经过２０年努力的结晶，被称为“昌德拉”望远镜。如果一切顺利，在由“哥伦比亚”号航天飞机送入近地轨道之后，这部重５吨、长１３－８米的望远镜将为Ｘ射线天文…     

人马座

将人马座东面的6颗亮星连接起来，形状很像北斗星，所以又称“南斗六星”。希腊神话中有一些上半身为人、下半身为马。介于神与人之间的怪物，称为“马人”。其中有一个叫喀戎的文雅、善良又聪明，是位精通音乐、医术、狩猎等多种学问和技艺的学者。他居住在山洞里，     

北斗卫星导航系统X射线脉冲星可见性分析

X射线脉冲星可以为深空乃至近地航天器提供全源、自主、高精度的导航服务.对近地航天器而言,由于中心天体的遮挡,脉冲星信号并非全程可见,所以X射线脉冲星的可见性成为近地导航应用中挑选脉冲星的关键因素,也是脉冲星导航的首要工作.本文对挑选出的30颗X射线脉冲星在北斗系统7个轨道面上的可见性进行了仿真分析,得出了一天内可见脉冲星数量的变化情况以及一年内太阳、地球和月球遮挡的仿真结果,总结了影响脉冲星可见性的天体的遮挡规律,为利用脉冲星对北斗卫星进行自主定轨和守时提供了数据支持.     

X射线脉冲星/SINS组合导航研究

X射线脉冲星导航是一种新兴的天文导航方法, 该导航方法可靠、稳定, 不受近地空间的限制, 但在轨道机动过程中导航精度不高. 针对此问题提出了X射线脉冲星/SINS组合导航方法, 对该方法的应用效果进行了数值仿真分析. 结果表明, X射线脉冲星/SINS组合导航在轨道机动过程中具有较高的导航精度, 有效抑制了惯性导航误差随时间的漂移, 提高了X射线脉冲星导航方法的通用性, 为X射线脉冲星导航的工程应用奠定了理论基础.      

美国积极打造"军事星"

美国空军的第 5颗“军事星”(Milstar)通信卫星于 2 0 0 2年 1月 15日用大力神 - 4B/半人马座运载火箭发射入轨。第 5颗“军事星”是美国防部目前最先进的通信卫星 ,也是第 2颗带有中数据率(MDR)有效载荷的卫星 ,MDR由波音公司研制。此外 ,星上还装有 TRW公司制造的低数据率 (L     

基于虚拟观测值的X射线单脉冲星星光组合导航

传统的X射线脉冲星导航系统需要同时观测3~4颗脉冲星,有效载荷的质量和功耗极大。因此,单探测器脉冲星导航技术是实现航天器利用X射线脉冲星导航的关键举措。针对单探测器脉冲星导航的可观测性弱和精度低等问题提出了基于虚拟观测值的X射线单脉冲星与星光集中式组合滤波的高精度导航方法,即在X射线脉冲星的长周期内增加与星光同时刻观测的虚拟观测值,以实现高精度的集中式组合滤波算法。同时提出了利用神经网络预测虚拟观测值方法,并与利用动力学递推的方法进行比较,精度可以达到10-7量级。仿真结果表明,该方法可大大提高单探测器的导航的可靠性,补偿由于探测器误差造成的导航误差,导航位置误差为259.79 m,同时有效地减小了导航系统的重量,为X射线脉冲星导航的工程实现提供了参考依据。      

宇宙探索

γ射线望远镜简介γ射线在光谱的X射线之外,波长小于0.01纳米,最短波长没有极限,已探测到的最短波长为10亿亿分之一纳米。γ射线具有极高的能量,没有任何一颗恒星和星际气体的温度高到能发射γ射线。只有高速旋转的黑洞、脉冲星和类星体辐射γ射线,高速运行的宇宙射线撞击星际气体的原子时也辐射γ射线,中子星、黑洞碰撞时则可发生γ射线爆发。它们构成γ射线宇宙,需要用γ射线望远镜进行探测。γ射线能穿透宇宙中的物质而跨越数十亿光年的空间,但却不能穿过地球大气层到达地面。不过γ射线撞击大气层的气体原子时会发出闪光、因而在地面上…     

毫秒脉冲星计时的多星观测

在评价脉冲星时研究发展趋势的基础上 ,讨论了基于毫秒脉冲星自转的脉冲星时间的短期特征和长期稳定度。并对影响其稳定度的因素作了初步分析。 5 0m射电望远镜计时观测的目的之一就是综合脉冲星时研究。对于 5 0m望远镜计时观测的选星和由多星观测进行综合脉冲星时研究中的数据分析问题进行了讨论。     

X射线脉冲星导航技术研究进展

X射线脉冲星能够为近地轨道、深空和星际空间飞行航天器提供位置、速度、时间和姿态等丰富的导航信息,实现航天器高精度自主导航和运行管理,有着巨大的发展潜力.本文论述了X射线脉冲星导航技术研究历程;重点研究了X射线脉冲星导航的基本原理、信息处理流程和自主导航算法,进而提出了脉冲星导航的关键技术;分析了国内脉冲星观测研究的基础条件,以及开展X射线脉冲星导航技术研究的必要性和可行性.      

基于FPGA+DSP的X射线脉冲星导航原理样机的设计与实现

为了验证X射线脉冲星导航算法在星载计算机环境下的实时性和适用性,设计了基于FPGA+DSP架构的X射线脉冲星导航原理样机,导航原理样机中的FPGA用于系统的逻辑控制以及光子数据的存储;DSP则用于将接收到的光子数据进行转换、脉冲折叠、脉冲数据互相关处理、数据插值以及最小二乘滤波等算法。最后搭建了X射线脉冲星导航地面半物理仿真系统,系统以光子到达时间残差作为观测量,结合卫星轨道动力学模型,基于滤波算法实现航天器的导航定位。仿真结果表明,导航位置误差优于10 km,速度误差优于1 km/s。