[发明专利]基于蛇形光路的星体角位置强度关联测量系统及方法

说明书

一种基于蛇形光路的星体角位置强度关联测量系统及方法，其构成包括待测脉冲星、平面镜模块组、金属孔屏、单像素探测器、固定平台和计算机，且平面镜模块组中平面镜的数量不少于两块。脉冲星射线源发出的光经过金属孔屏和单像素探测器作为光路A，脉冲星射线源发出的光经过平面镜模块组、金属孔屏和单像素探测器作为光路B。本发明是通过旋转平面镜模块组让两光路进行关联运算，当使得两光路的二阶相关度最大时，记录下此刻平面镜模块组的角度信息，利用基于蛇形光路的星体角位置强度关联测量系统的几何关系，最终得到两光路的待测张角信息。本发明基于光场高阶关联特性，具备对待测目标星体实现高精度角位置测量的优势。

技术领域

本发明涉及脉冲星的导航领域，是一种基于蛇形光路的星体角位置强度关联测量系统及方法。

背景技术

毫秒脉冲星是一类年老的脉冲星，它们是由X射线双星演化而来。毫秒脉冲星作为宇宙中的“灯塔”，具有稳定的自转频率，有着发送稳定周期脉冲信号的特点，可以被用于深空自主导航。但在宇宙中会伴随着湍流、宇宙噪声等不利于一阶观测的情况，故通过采用基于统计方法的二阶强度关联可克服上述困难，实现脉冲星的高精度测量。

脉冲星与地球相距大于数千光年，到达卫星探测器的光通量极低(例如最亮的Crab脉冲星，其光通量也仅为1.54photon/cm2·s)，只能进行单光子探测。毫秒脉冲星发出的X射线的相干时间较短，以能量分辨率估计探测器的时间分辨率为ps或fs量级，而现有的探测器的时间分辨率方能达到ns量级，尚未达到要求。这对于脉冲星的角位置测量造成了极大的挑战，因此从探测器的空间分辨率出发来作为解决方案便成了一种可行性的思路。

在先技术1(杨廷高，高玉平，一种普适性的脉冲星自主导航测量模型构建方法，CN104316048B)，通过给出脉冲星脉冲到达飞行器时刻和脉冲星发射时刻之间的理论关系，从而实现脉冲星的导航。

在先技术2(赵生妹，梁文强，陈超，董小亮，一种基于角位置纠缠的量子关联成像方法，CN104407485A)，通过将被成像物体信息编码成不同角度的角缝，并将不同的角缝加载到光束上。由于符合计数与角缝角度间存在着单调的函数关系，可根据符合计数值在参考光路获得物体的信息，得到物体的成像。

在先技术3(谭天乐，苏枫，程华奇，龙华保，杨光，刘宇，一种基于龙虾眼的大视场X射线导航敏感器，CN104697527A)，从脉冲星掠入射的X射线反射，并将X射线光子汇聚到半径为R/2的球面或半球面处，在此处布置球面探测器来对X射线光子进行探测并测量光子达到时间；由电子学系统对探测到的X射线光子进行时间累积形成脉冲轮廓，并将脉冲轮廓与标准脉冲星数据库对比，得到所述脉冲星的目标特性信息用来进行数据处理和解算，以获得导航信息。

在先技术4(苏桐，盛立志，赵宝升，高玉平，罗近涛，童明雷，基于X射线的VLBI测量方法和系统以及地面验证装置，CN106643702A)，通过两路X射线单光子探测器分别采集到相应的入射X射线的能量和到达时间信息，进而得到X射线波动方程的频率与相位信息，就可以将VLBI的方法拓展到X射线波段，从而在大大缩短基线距离的同时，极大地提高系统对于目标星体角位置的测量精度。

在先技术5(方美华，张贺，刘猛，郭义盼，段凯，陈明，魏志勇，X射线脉冲星空间导航的地面模拟定位系统及定位方法，CN110068339A)，通过X射线放射源与坐标系中探测器之间的位置关系，计算出X射线放射源的坐标位置。

在先技术6(丛爽，段士奇，邹紫盛，汪海伦，宋媛媛，吴文燊，陈鼎，基于星基量子卫星的测距与定位系统，CN110187349A)，利用纠缠光子对的二阶相干特性，可以获得飞秒级的到达时间差测量精度，对应微米级的测距及其位置精度。