[发明专利]一种X射线脉冲星导航脉冲TOA的确定方法

权利要求书

1.一种X射线脉冲星导航脉冲TOA的确定方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)、根据设定的观测脉冲星序号，得到所述脉冲星的脉冲周期P和标准脉冲轮廓S(t)；

(2)、从观测时间起点τ₀开始，利用探测器接收光子，并记录所述光子的到达时间，在设定的观测时间τ_obs内，得到光子序列T_g＝[τ₁,τ₂,…,τ_k,…,τ_Ng]^T，其中τ_k为第k个光子到达探测器的时间，k＝1、2、…、Ng，Ng为观测过程中所述探测器接收到的光子总数；

(3)、根据步骤(2)得到的光子序列，进行光子历元折叠并进行归一化，得到折叠轮廓的归一化强度矢量R＝[r₁,r₂,…,r_N]^T，具体处理过程如下：

(3a)、在观测时间段τ₀～τ₀+τ_obs内选取折叠起点为τ_0f，并以脉冲周期P为折叠周期，得到折叠时间段τ_0f～τ_0f+P，其中τ₀≤τ_0f≤τ₀+τ_obs-P；

(3b)、将步骤(3a)得到的折叠时间段均匀划分为N个折叠时间格，其中，第n个折叠时间格为τ_0f+(n-1)τ_b～τ_0f+nτ_b，其中，n＝1，2，…,N，所述折叠时间格长度

(3c)、在k＝1、2、…、Ng时，根据如下判断方法确定各光子到达时间在折叠时间段内的位置，并统计得到各折叠时间格内的光子数：

如果第k个光子到达探测器的时间τ_k满足条件：则判断所述第k个光子到达时间τ_k位于第n个折叠时间格内，并将所述第n个折叠时间格内的光子数C(n)加1；其中表示计算结果的小数部分的数值，C(n)的初始值为0；

(3d)、对步骤(3c)中统计得到的各折叠时间格内的光子数进行如下的归一化处理，得到折叠轮廓归一化强度矢量R＝[r₁,r₂,…,r_N]^T，其中：

$r_n=\frac{P}{{\mathrm{\τ}}_b}\frac{C\left(n\right)-C_{min}}{\underset{m=1}{\overset{N}{\Σ}}\[C\left(m\right)-C_{min}\]},n=1,2,\mathrm{...},N$

其中，C_min为C(1)、C(2)、…、C(N)内的最小值；

(4)、根据步骤(3)得到的折叠轮廓归一化强度矢量R＝[r₁,r₂,…,r_N]^T，计算协方差矩阵并对所述协方差矩阵进行特征值分解得到N个特征值，以及所述N个特征值对应的N个特征矢量；其中，所述N个特征值由大到小依次为λ₁、λ₂、…、λ_N，即λ₁>λ₂>…>λ_N；与特征值λ₁、λ₂、…、λ_N对应的特征向量依次为u₁、u₂、…、u_N；

(5)、根据步骤(4)中得到的特征向量u₂、u₃、…、u_N，得到噪声子空间矩阵U＝[u₂,u₃,…,u_N]；

(6)、根据步骤(1)得到的标准脉冲轮廓S(t)构造搜索向量A(φ₁)、A(φ₂)、…、A(φ_n)、…、A(φ_N)，其中：

A(φ_n)＝[s_n,s_n+1,…,s_N,s₁,s₂,…,s_n-1]^T

其中s₁～s_N为对标准脉冲轮廓S(t)进行N点均匀采样得到的N点标准脉冲轮廓值；n＝1，2，…,N；

(7)、根据步骤(5)计算得到的噪声子空间矩阵U＝[u₂,u₃,…,u_N]和步骤(6)构造得到的搜索向量A(φ₁)、A(φ₂)、…、A(φ_n)、…、A(φ_N)，计算脉冲TOA估计谱f(φ₁)、f(φ₂)、…、f(φ_n)、…、f(φ_N)，其中n＝1，2，…,N；

(8)、在f(φ₁)～f(φ_N)中查找最大值f_max，如果f_max＝f(φ_j)，则导航脉冲TOA为P·φ_j，其中j＝1,2,…,或N。