考虑航天器动态效应及系统偏差的X射线脉冲星导航方法
专利汇可以提供考虑航天器动态效应及系统偏差的X射线脉冲星导航方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种考虑 航天器 动态效应及系统偏差的 X射线 脉冲星导航方法，该方法使用脉冲星的脉冲 相位 、多普勒 频率 以及 相位差 作为导航观测量，利用航天器轨道动 力 学模型传播轨道，以 光子 到达航天器的联合概率 密度 函数为似然函数估计出一对分别由航天器初始 位置 误差和速度误差引起的相位偏移量和多普勒频率，同时以相位、多普勒频率以及相邻观测周期的相位差作为导航观测量，通过UKF更新航天器的位置和速度。联合估计相位和多普勒频率可以有效降低航天器轨道动态效应的影响；相位差观测量的引入可以有效降低脉冲星 角 位置误差、脉冲星距离误差及星载 原子 钟钟差对导航 精度 的影响。，下面是考虑航天器动态效应及系统偏差的X射线脉冲星导航方法专利的具体信息内容。
1.考虑航天器动态效应及系统偏差的X射线脉冲星导航方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)、建立基于航天器轨道动力学模型的状态方程
以航天器在太阳系质心坐标系下的位置r和速度v为导航滤波所要估计的状态量,建立基于航天器轨道动力学模型的状态方程
其中：X＝[rT vT]T为航天器的状态矢量，f(·)表示轨道动力学函数；W(t)为扰动噪声矢量，其被建模为零均值的高斯白噪声过程；对式(1)进行积分计算，即可得到航天器在任意时刻的运动状态；
步骤(2)、利于预估轨道信息计算光子到达时间对应的相位值
令 表示观测时段内航天器处的光子到达时间序列；已知初始预估位置和速度，利用状态方程传播轨道，首先得到航天器在所有 时刻相对于太阳系质心SSB的预估位置接着计算所有 时刻对应的相位值：
其中：φSSB为脉冲星在SSB处的相位模型；n为脉冲星的方向向量；c为光速；
和 分别为周年视差，夏皮洛延迟以及爱因斯坦延迟；
步骤(3)、进行脉冲相位和多普勒频率的联合估计
以光子到达时间序列 的联合概率密度函数为似然函数，利用最大似然法估计由观测初始时刻位置误差所引入的脉冲相位Δp和由观测初始时刻速度误差所引入的多普勒频率Δf，代价函数为：
其中αSSB和βSSB分别为脉冲星辐射光子和X射线背景光子到达航天器的平均速率，ts为该观测时段的起始观测时刻，h(·)表示脉冲星的标准轮廓；
步骤(4)、建立导航系统的观测方程
令观测时段为[ts,te]，以te时刻为状态量更新时刻，建立脉冲相位的观测方程：
其中Tobs＝te-ts为滤波周期，up(te)为相位观测噪声， 即为相
位观测量；
对式(4)求导，得到多普勒频率的观测方程：
其中uf(te)为多普勒频率观测噪声，频率观测量 由下式计算得到：
将当前观测周期的相位观测量 与前一个观测周期的相位观测量 相减，得到相位差观测方程：
步骤(5)、利用无迹卡尔曼滤波器进行融合滤波
将系统状态方程写为矩阵形式
Xk＝f(Xk-1)+Wk (8)
其中Xk为系统状态向量，Wk为扰动噪声矢量；将脉冲相位和多普勒频率观测方程也写为矩阵形式：
Pk＝h1(Xk)+Vk (9)
Fk＝h2(Xk)+Uk (10)
其中Pk和Fk分别为相位和多普勒频率观测向量，h1(Xk)、h2(Xk)分别为相位和多普勒频率的观测函数，Vk和Uk分别为相位和多普勒频率观测噪声；满足：
E(·)是均值函数；
将当前滤波周期的状态向量Xk写为前一个滤波周期的状态向量估计值 与其误差向量ΔXk-1的和，进而得到相位差观测方程：
其中：
Γk＝-Hk-1ΔXk-1+Vk-Vk-1 (13)
Dk为相位差观测向量；满足 相位差噪声的均方误差阵为：
其中Kk-1为增益矩阵；
以式(8)为状态方程，以式(9)-(11)为观测方程，利用标准无迹卡尔曼滤波更新航天器的位置和速度。
考虑航天器动态效应及系统偏差的X射线脉冲星导航方法
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