[发明专利]基于X射线脉冲星的航天器姿态和位置测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于X射线脉冲星的航天器姿态和位置测量系统及方法，所述系统利用星载X射线探测器配合准直器获取脉冲到达时间和精确获取脉冲星辐射方向矢量，并利用红外或紫外地平敏感器获取地心方向矢量；利用脉冲星脉冲到达时间、辐射方向矢量和地心方向矢量，导航计算机分别完成地心坐标系下脉冲星计时观测导航算法、基于角距测量的脉冲星定位算法和基于角距测量的脉冲星定姿算法，并通过几种算法的融合实时获取航天器位置、速度、姿态以及在轨运动方向，完成轨道卫星自主导航，输出高精度的位置、姿态和速度信息。本发明适用于地球或其它行星的轨道卫星或星座的自主运控。

主权项

基于X射线脉冲星的航天器姿态和位置测量系统，其特征在于，所述系统包括：星载X射线探测器、准直器、星载原子钟、X射线脉冲星特征参数数据库、X射线脉冲星辨识算法库、太阳系行星参数数据库、星载计算机、地平敏感仪，导航算法库、星载万向支架等；其中所述星载计算机根据当前所记录的航天器姿态和所述X射线脉冲星特征参数数据库，控制所述星载万向支架支撑星载X射线探测器指向目标脉冲星；所述星载X射线探测器配合所述准直器，测量到达所述星载X射线探测器的X射线脉冲星信号的光子流量强度，从而计算得出所述星载X射线探测器指向与脉冲星辐射矢量的偏差，将该偏差反馈到所述星载计算机用于进行航天器姿态的控制增强，不断调整所述星载X射线探测器指向控制，以获得精确地脉冲星辐射方向矢量；所述地平敏感仪敏感地平得到地平线张角，从而计算地心方向矢量，将该地心方向矢量和所述脉冲星辐射方向矢量共同送至所述星载计算机中的脉冲星定姿算法，同时将所述地平线张角和所述脉冲星辐射方向矢量共同送至脉冲星定位算法；所述星载计算机调用所述导航算法库中的联合定位算法对定姿算法和定位算法进行结合，输出高精度的自主导航参数信息，包括姿态和位置。