基于X射线脉冲星导航的高精度自主组合导航系统

摘要

本文对基于X射线脉冲星导航的高精度自主组合导航系统进行了研究。X射线脉冲星导航系统(XNAV)能够为航天器能够提供自主的定位服务。标准XNAV的精度较差，且会受航天器钟差和脉冲星时间模型误差的影响而产生近似常值偏差。分析与仿真指出，基于标准XNAV和星间观测的组合导航能够提高XNAV在轨道修正中的精度和抗静差能力；并确定了将XNAV作为可观测性的提供者，将其它导航手段作为精度的提供者的高精度组合导航的构造原则。仿真结果指出，随意增加导航脉冲星的数目并不会提升系统的估计精度；根据可观测性与精度这两个原则选择导航脉冲星组合才能提升精度并减轻硬件负担。在现实的噪声设定下，采用标准XNAV单独进行轨道修正，仅需要两颗脉冲星即可取得50m以内的估计精度；而采用组合导航，能够在仅需要一颗脉冲星的情况下，将估计精度提高到5m以内。分析结果表明，基于单脉冲星导航的组合导航，是一种高精度、低需求，容易实现的自主轨道修正方案。