X射线脉冲星导航空间试验进展与展望

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28843

Abstract

Abstract:

As a new spacecraft autonomous navigation technology， X-ray pulsar-based Navigation （XNAV） is one of the most promising navigation technologies for deep space exploration. The concept of XNAV was proposed in the 1980 s. After decades of development， XNAV gradually moves from theoretical research to space experiments. This paper introduced the space experiments on pulsar navigation completed at home and abroad in recent years， analyzed the signal processing methods， navigation methods and the X-ray detectors used in XNAV space experiments， and summarized the shortcomings of China’s XNAV space experiments in terms of on-orbit calculation and X-ray detectors. Based on the current situation of space experiments and the practical needs of engineering applications， the future development needs of XNAV are discussed.

Key words: X-ray pulsar, pulsar-based navigation, space experiment, pulsar signal processing, X-ray detector

CLC Number:

V448.22⁺4

Wei ZHENG, Yusong WANG, Kun JIANG, Yidi WANG. Space experiments on X-ray pulsar navigation: Progress and prospects[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(6): 28843-028843.

Figures/Tables 11

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空间试验任务	在轨信号处理方法	在轨信号处理方法主要特点	导航定位方法	导航定位方法主要特点	文献
SEXTANT	轨道动力学辅助法	将轨道动力学模型引入信号处理，不需要对航天器轨道进行假设，适用范围广，但存在计算量较大的问题	基于Kalman滤波的方法	直接将脉冲相位和多普勒频率作为测量量。在后续的地面试验中实现了钟差的校正	［14］
XPNAV-1	“折叠-拟合-再折叠”法	方法简单，但基于分段线性假设，不适用于处理近地轨道航天器的毫秒脉冲星观测数据	方法基于控制点轨道修正的	适合仅能观测到单颗脉冲星的情况	［21］
POLAR	-	-	SEPO	实现简单，但计算量大	［16，22］
HXMT	-	-	SEPO	实现简单，但计算量大	［16，22］

航天器	探测终端	前端	后端	探测能区/keV	文献
ISS	NICER	单次反射的掠入射聚焦型光学系统	SDD	0.2~12	［13，33］
TG-2	POLAR	准直型光学系统	塑料闪烁体	15~500	［16，35］
XPNAV-1	TSXS	单次反射的掠入射聚焦型光学系统	SDD	0.5~10	［19，21］
XPNAV-1	HTPC	微孔光学系统	MCP	1~10	［18］
HXMT	HE	准直型光学系统	NaI（Tl）/CsI（Na）复合闪烁体	20~250	［22，36］
	ME	准直型光学系统	Si-PIN	5~30	［22，37］
	ME	准直型光学系统	SCD	1~15	［22，38］

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Space experiments on X-ray pulsar navigation: Progress and prospects

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