[发明专利]对X射线脉冲星进行跟踪探测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对X射线脉冲星进行跟踪探测的方法，尤其涉及一种能够实现航天器高效、精确导航定位的跟踪探测脉冲星的方法，属于航空航天技术领域。

背景技术

脉冲星是太阳系以外的遥远天体，其位置坐标犹如恒星星表一样构成一种高精度惯性参考系。脉冲星按一定频率发射稳定的脉冲信号，其长期稳定度好于地球上最稳定的铯原子钟。脉冲星可以提供绝好的空间、时间参考基准，是空间飞行器极好的天然导航信标。1981年，美国通信系统研究所的Chester和Butman提出利用脉冲星X射线源为航天器导航的构想，为空间航天器导航定位开启了新的发展方向。

X射线脉冲星探测器主要通过光子探头来接收脉冲星辐射的X射线光子信号，并进行X射线光子信号到电信号的转换，每颗脉冲星单圈至少需要约10秒的捕获时间。传统X射线脉冲星的捕获方式，采用在航天器上搭载一颗探测器（如图1所示），通过航天器推进系统进行轨道机动来实现对目标脉冲星的指向，这样不仅浪费燃料和能源，而且整个捕获周期时间漫长，捕获区域有限，捕获效率很低。而一个探测器在某一时刻仅能观测一颗脉冲星，对一个以上的脉冲星进行捕获时，单一探测器捕获难度更大。如果在航天器上只固定搭载一个探测器，由于单星定轨几何结构不好，采用单一探测器导航定位的方法不能达到良好的定位精度。

同时，由于目前X射线脉冲星导航探测器研究还处于起步阶段，各项技术并不十分成熟，造成X射线探测器研制成本昂贵。因此，生产并在同一个航天器上搭载多个X射线探测器的方式（如图2所示），虽然可以增大捕获范围，但是，这种方式不仅会提高项目的载荷成本，还会成倍增加整机和单机的试验费用，并且搭载多个探测器载荷还会大大增加了控制系统的复杂性和实施的难度。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够大范围捕获、收集脉冲星发出的X射线面冲信号，快速、精确、实时跟踪探测脉冲星的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种对X射线脉冲星进行跟踪探测的方法，包括：

一、将探测器安装在姿态调整装置上，姿态调整装置固定在航天器上；

二、将探测器的起始位置参数或相对位置参数录入星载计算机控制系统内；

三、选择跟踪探测模式，根据脉冲星的具体位置对姿态调整装置的姿态进行调整，跟踪脉冲星。

本发明是将探测器安装在姿态调整装置上，通过调整姿态调整装置的姿态角，实现增大探测器的跟踪探测范围，提高跟踪探测效率与精度的目的。

进一步的，所述姿态调整装置具有回转和俯仰功能，能够调整探测器的回转角和俯仰角；所述回转角的调整范围为0-360°，俯仰角的调整范围为0-90°。

进一步的，所述姿态调整装置具有俯仰和偏航功能，能够调整探测器的俯仰角和偏航角；所述俯仰角的调整范围为0-90°，偏航角的调整范围为0-90°。

进一步的，所述姿态调整装置具有回转、俯仰和偏航功能，能够调整探测器的回转角、俯仰角和偏航角；所述回转角的调整范围为0-360°，俯仰角的调整范围为0-90°，偏航角的调整范围为0-90°。

采用一个探测器即可以实现探测器空间半球范围内的捕获跟踪能力，即提高了捕获范围和跟踪精度，又降低了项目成本，有效地克服了单一探测器探测范围有限和多颗探测器成本昂贵的缺点。

进一步的，所述姿态调整装置设有可将探测器伸出航天器之外的展开支撑臂。

探测器搭载安装在航天器上，当安装位置受到限制或者工作状态对其他设备产生影响时，通过展开支撑臂将探测器伸出航天器之外，就可以充分避开星上其他设备，有效减少航天器本身对探测器的遮挡，使机构获得更大的捕获空间，大大提高探测器的捕获工作性能。

进一步的，所述跟踪探测模式为条带跟踪探测模式，此探测跟踪模式中，航天器采用对地三轴稳定方式；航天器轴向始终指向地球，探测器安装在姿态调整装置背向地球的一侧，利用航天器在轨道面的圆周运动，探测器对天球空间范围的条带扫描覆盖，捕获收集条带范围内脉冲星信号，通过对姿态调整装置姿态角的调整，实现探测器扫描条带与航天器轨道面间的俯仰角度的调节，对不同条带上脉冲星进行扫描、捕获。

条带跟踪探测模式增加了空间范围对脉冲星的扫描能力，提高了脉冲星捕获目标切换和位置区域确定的效率。