基于X射线脉冲星的组合导航系统设计

摘要

X射线脉冲星导航是一种利用X射线脉冲星辐射信号来自主确定航天器位置的技术，可应用于地球卫星导航定位、深空探测和行星着陆器等。但由于脉冲星辐射的脉冲信号非常微弱，需要对X射线脉冲信号进行周期叠加，以获得较高信噪比的脉冲轮廓，因此仅仅采用X射线脉冲星来对航天器进行导航定位不能为航天器提供实时连续的自主导航信息。为了提高航天器的自主导航能力，提出了一种基于X射线脉冲星的组合导航方法，将X射线脉冲星导航(XPNAV)与惯性导航(INS)、天文导航(CNS)相结合设计一个组合导航系统。
　　 本文以X射线脉冲星导航系统为基础，针对X射线脉冲星导航系统的特点及其局限性，通过分析惯性导航和天文导航的导航原理及其优缺点，将三种导航方法结合，互相取长补短，建立组合导航系统模型，并利用自适应模糊理论和基于估计误差矩阵范数动态分配信息因子算法来设计组合导航系统的联邦卡尔曼滤波器，从而为航天器提供实时连续的自主导航信息。
　　 仿真结果表明，与单独采用X射线脉冲星导航、惯性导航或天文导航方法相比，基于X射线脉冲星的组合导航系统具有更好的实时性，更高的导航精度，提高了X射线脉冲星导航方法的通用性。