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基于X射线脉冲星的环火探测器同步定位和授时仿真分析
  • ISSN号:1671-8860
  • 期刊名称:《武汉大学学报:信息科学版》
  • 时间:0
  • 分类:P228[天文地球—大地测量学与测量工程;天文地球—测绘科学与技术]
  • 作者机构:[1]武汉大学测绘学院,湖北武汉430079, [2]武汉大学卫星导航定位中心,湖北武汉430079
  • 相关基金:国家自然科学基金(41374012)
中文摘要:

利用X射线脉冲星观测量不仅能够为深空探测器提供稳定可靠的位置、速度和姿态信息,还能够对探测器上的原子钟进行长期误差校正。火星探测任务中,存在探测器飞行时间长,钟差随时间累积严重降低脉冲星自主定位系统的精度等问题。针对此,提出了一种环火探测器同步定位和授时方法,对钟差进行建模,将钟差模型参数纳入到滤波系统中,利用自适应扩展卡尔曼滤波器同时计算探测器的位置、速度和钟差模型参数。仿真实验表明,经滤波校正后的钟差保持在300ns以内,探测器的位置和速度精度分别优于200m和0.03m/s,精度得到明显改善。

英文摘要:

Measurement based on X-Ray Pulsars is not only able to provide stable and reliable position,velocity and attitude information for deep space probe,but also can correct the long term bias of the atomic clock in the probe.Especially for the Mars exploring missions,the flight time of Mars probe is fairly long so that the clock bias is accumulating continuously,which will greatly damage the accuracy of the Mars probe autonomous positioning and timing system.In this paper,a novel synchronous Positioning/Timing method for Mars probe is proposed based on the principle of synchronous positioning and timing by X-Ray pulsars.And the clock correction is modeled accordingly.Pulsar optimization factor is used to conduct the optimal selection of pulsars.Then the Positioning/Timing model is presented and the clock corrections based on the new clock model are estimated together with the position and velocity of the Mars probe by using the adaptive extended Kalman filter.So that the position,velocity and clock model parameters of Mars probe could be calculated synchronously.Simulation experiments are carried out based on the proposed method.Results show that the clock bias can maintain in300 ns,while the position and velocity accuracy of Mars probe is better than 200 mand 0.03m/s after corrected,respectively.Conclusions could be drawn that the proposed method of Mars Probe Autonomous Positioning and Timing Based on X-Ray Pulsars could overcome the initial state error effectively and obtain more accurate filter value of position,velocity and clock parameters for Mars probe.

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期刊信息
  • 《武汉大学学报:信息科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:武汉大学
  • 主编:刘经南
  • 地址:湖北武汉珞珈山
  • 邮编:430072
  • 邮箱:whuxxb@vip.163
  • 电话:027-68778045
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-8860
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1676/TN
  • 邮发代号:38-317
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊,全国优秀高校自然科学学报一等奖,湖北省优秀期刊称号
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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