脉冲星特征频率信号的到达时间处理方法

徐国栋; 张丹蕾; 徐振东

doi:10.7527/S1000-6893.2021.26185

航空学报 >

2023 , Vol. 44 >Issue 3: 526185 - 526185

DOI: https://doi.org/10.7527/S1000-6893.2021.26185

论文

脉冲星特征频率信号的到达时间处理方法

徐国栋 ,
张丹蕾 ,
徐振东

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哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001

．E-mail： xuguodong@hit.edu.cn

收稿日期: 2021-08-02

修回日期: 2021-09-09

录用日期: 2021-11-18

网络出版日期: 2021-12-01

基金资助

国家自然科学基金(11973021);脉冲星导航专项(GFZX0301010501)

收起

Arrival time processing method of pulsar characteristic frequency signals

Guodong XU ,
Danlei ZHANG ,
Zhendong XU

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School of Astronautics，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China

E-mail： xuguodong@hit.edu.cn

Received date: 2021-08-02

Revised date: 2021-09-09

Accepted date: 2021-11-18

Online published: 2021-12-01

Supported by

National Natural Science Foundation of China(11973021);Pulsar Navigation Project(GFZX0301010501)

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摘要

脉冲星导航是具有发展潜力的深空探测技术之一，然而极低的能流密度限制了脉冲星信号的信噪比，对高精度导航应用提出了极大的挑战。只有在脉冲星信号处理技术方面取得突破，才能使脉冲星导航系统小型化、实用化。本文综合分析了脉冲星导航应用存在的问题，探讨了脉冲星导航应用的技术途径，从深空应用的角度提出了脉冲星导航系统的可行方案，提出了一种脉冲星特征频率信号处理方法，分析了该方法的克拉美-罗界，利用Crab脉冲星数据进行了仿真验证。仿真结果表明：脉冲星特征频率信号处理方法可实现Crab脉冲星矢量方向3 km的定位精度，符合理论预期。

关键词： 脉冲星导航; 深空探测; 轻量化; 小型化; 脉冲星信号处理

本文引用格式

徐国栋 , 张丹蕾 , 徐振东 . 脉冲星特征频率信号的到达时间处理方法[J]. 航空学报, 2023 , 44(3) : 526185 -526185 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2021.26185

Abstract

Pulsar navigation is the most potential technology for autonomous management of the satellite in deep space exploration. However， the extremely low flux of pulsar signals limits the signal-to-noise ratio， and challenges high precision navigations. Only breakthrough is achieved in pulsar signal processing can the miniaturization of pulsar navigation system be solved and realized. In this paper， we analyze the problems in pulsar navigation， discuss the route of application for pulsar navigation， and propose a possible scheme for pulsar navigation systems. The Cramer-Rao Bound of the proposed scheme is analyzed and the scheme is demonstrated in simulations using the data of Crab Pulsar. Simulation result shows that the proposed pulsar signal processing scheme can achieve positioning accuracy of 3 km in the direction of Crab Pulsar vector， which is accordance with theoretical expectation.

Key words： pulsar navigation; deep space exploration; lightweight design; miniaturization; pulsar signal processing

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