行星际探测X射线脉冲星导航可见性研究_薛舜.pdf

第41 卷第 9 期 光电工程 Vol.41, No.9 2014 年 9 月 Opto-Electronic Engineering Sept, 2014 1003-501X(2014)09-0012-08 X 薛 舜 1, 2 ，张 科 1, 2 ，吕梅柏 1, 2 ( 1. 西北工业大学 航天学院，西安 710072； 2. 航天飞行动力学技术重点实验室，西安 710072 ) X 射线脉冲星能为行星际探测提供自主运营、高精度的导航服务。行星际探测过程中脉冲星并非随时可见， 如何选择脉冲星关系到该导航方法的可行性。本文利用脉冲星、航天器及第三天体位置关系从几何角度研究脉冲 星可见性问题，证明了在绝对定位导航中第三天体遮挡与干扰问题的解的等价性并给出了基于可见性的脉冲星优 先选择准则；研究了 X 射线探测器姿态运动对脉冲星探测的影响，引入姿态转移矩阵解决了脉冲星实时可见性问 题；研究了第三天体位置对两个航天器间通讯链路畅阻的影响，给出了基于 X 射线脉冲星的相对定位导航时机。 有关可见性问题而建立的脉冲星选择准则，为行星际探测 X 射线脉冲星导航的工程应用提供了基础。 X 射线脉冲星导航；行星际探测；选星准则；可见性 V476.4 A 10.3969/j.issn.1003-501X.2014.09.003 Visibility Research of X-ray Pulsar-based Navigation for Interplanetary Explore XUE Shun1, 2ZHANG Ke1, 2LÜ Meibo1, 2 ( 1. School of Astronautics, Northwestern Polytechnical University , Xi ’an 710072, China; 2. National Key Laboratory of Aerospace Flight Dynamics, Xi ’an 710072, China ) Abstract: X-ray pulsar-based navigation as a complete independence and high precision navigation method could be used for interplanetary exploration. How to choose pulsars will ultimately decide its feasibility, because pulsars visibility is a problem. Firstly, the paper computed the angles among pulsars, space probes and celestial bodies to research the visibility in geometry way, concluded a united pulsars visible solution for planets eclipse and the Sun jamming, and then built navigation pulsars choice priority criterion in the absolute localization. Secondly, state transition matrix was introdu