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文檔簡介
1、新世紀的太空資源爭奪日趨激烈,世界各國開展了針對未來空間的應用研究,其間脈沖星導航作為傳統(tǒng)導航技術的挑戰(zhàn)者和有益補充,成為今后研究和探討的焦點。采用脈沖星信號作為導航信息的來源,能夠避免近地導航系統(tǒng)作用范圍小的缺點,又完全獨立,不受使用權限的限制,同時還能提供時間、姿態(tài)、位置等多方面的導航信息。對脈沖星的導航前景進行分析,同時對關鍵性技術進行攻關和突破,有利于在激烈的競爭中占據主導地位。本文結合“十一五”預研背景項目和國家高技術研究發(fā)展
2、計劃(863)項目,對脈沖星信號處理進行深入研究,重點解決導航信號的獲取、識別問題以及基于脈沖星觀測的姿態(tài)測量問題、航天器間相對距離測量問題,具體工作如下:
首先在分析課題的目的和意義,廣泛地總結和分析現有導航系統(tǒng)的發(fā)展概況的基礎上,通過與現有的導航系統(tǒng)進行對比,結合航天器編隊飛行的特點,詳細地闡述并分析了脈沖星信號獲取、識別及其在空間應用等方面的研究現狀。
其次針對脈沖星的信號特性討論了脈沖星的基本分類,對現有的脈
3、沖星輻射機制、信號特性以及譜特性進行分析;對脈沖星特性進行研究,為后續(xù)脈沖星信號的識別以及測量奠定理論基礎。
針對脈沖星信號的獲取技術,提出采用多譜段時頻相干接收的方法,通過擴大探測器對脈沖星光子的頻率響應范圍,降低對單一時間相干累積的依賴,同時利用EMD分解等多種手段用于對脈沖星信號進行去噪聲處理,采用近似熵作為EMD信號復原所需測量的后向疊加算法判斷閾值,并且在此基礎上,提出無閾值的塔式EMD分解的噪聲處理方法。
4、 其后針對脈沖星的信號特點,提出了以脈沖星的瞬時頻率和瞬時幅度作為不同脈沖星辨識的特征,并采用能量中心頻率以及奇異值特征優(yōu)化降維處理方法對數據進行壓縮,再利用BP神經網絡算法等方法對脈沖星信號進行自適應識別。第三章的研究方法涉及非平穩(wěn)信號處理、神經網絡以及模式識別方法等。
針對基于X射線脈沖星的姿態(tài)測量問題,提出了一種基于X射線脈沖星平行光線多平面觀測的姿態(tài)測量方法,該方法引入了平行光線觀測的設計方法,通過測量不同平面內接收的
5、X射線脈沖星光子能量,以及測量值和各平面之間的相對幾何關系,計算出脈沖星矢量的幅值和空間角,從而實現了脈沖星矢量的測量。通過對多顆脈沖星的觀測,可以獲得多個脈沖星矢量,利用多個矢量能夠完成姿態(tài)的測量。
最后研究利用脈沖星觀測確定航天器編隊間相對距離確定的方法,針對脈沖星信號的特性以及編隊衛(wèi)星系統(tǒng)的特點,采用相關處理的方法實現編隊航天器系統(tǒng)中相對距離的估計,并對相對距離測量觀測所需的脈沖星類型及其頻譜特性進行分析,同時針對脈沖星
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