【摘要】：為了利用脈沖星測(cè)量航天器姿態(tài),提出一種基于X射線脈沖星矢量多平面觀測(cè)的姿態(tài)測(cè)量方法,研究了該方法的測(cè)量原理和測(cè)量精度。首先,建立一個(gè)由若干具有不同法向方向的平面組成的立體結(jié)構(gòu),并在每個(gè)平面上安裝脈沖星傳感器;接著,測(cè)量不同平面內(nèi)接收的X射線脈沖星光子功率,以及功率的測(cè)量值和各平面之間的相對(duì)幾何關(guān)系;最后,計(jì)算出脈沖星的矢幅值和空間角,從而得到航天器姿態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,利用X射線脈沖星矢量的多平面觀測(cè)方法測(cè)量得到的航天器姿態(tài)精度能夠達(dá)到0.1°,表明X射線脈沖星姿態(tài)多平面測(cè)量方法可以滿足未來(lái)航天應(yīng)用所需的姿態(tài)測(cè)量精度,有利于航天器技術(shù)發(fā)展。
【圖文】：

設(shè)脈沖星的信號(hào)接收模型表示為:p(t) = b+∑Ni=1ki·Si(t)+η(t) , (9)其中Si(t)表示為脈沖星i的原始信號(hào),ki為幅度變化,b為幅度偏移,η(t)表示為隨機(jī)噪聲,這里假設(shè)為高斯白噪聲;根據(jù)上面介紹的模型,以及噪聲η(t)是高斯白噪聲的假設(shè),采用FFT對(duì)脈沖星接收的信號(hào)進(jìn)行處理,P(f)=FFT(p(t)) , (10)在獲得頻譜中不同脈沖星會(huì)對(duì)應(yīng)不同頻率f^0,1…f^0,M-1,f^0,M,這里f^0,m=1Period(p0,m(t))(1≤m≤M) , (11)在估算的頻段范圍內(nèi),在接收信號(hào)端置f^0,1…f^0,M-1,f^0,M帶通濾波器組,帶寬取決于采樣頻率,設(shè)置帶通濾波器的作用在于在f^0,1…f^0,M-1,f^0,M的估計(jì)頻點(diǎn)所在的帶寬范圍內(nèi)獲得不同脈沖星的信號(hào),并進(jìn)行積分運(yùn)算。積分器能夠?qū)⑿盘?hào)

仿真一:無(wú)噪聲情況結(jié)果如圖3所示。當(dāng)衛(wèi)星隨Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)[0,180°]時(shí),通過(guò)多平面測(cè)量方法得到的Z軸姿態(tài)角也隨之由0°到180°變化,并且實(shí)際變化值與初始設(shè)定值一致。圖4給出了Z軸姿態(tài)角變化真實(shí)值與初始設(shè)定值的差值,全程姿態(tài)角測(cè)量的精度都較高,證明了其原理的正確性。圖3　Z軸姿態(tài)角變化Fig.3　Attitude angle variation ofZaxis圖4　Z軸姿態(tài)角變化真實(shí)值與仿真值的差值Fig.4　Difference between simulated and real atti-tude angles ofZaxis仿真二:存在脈沖星X光子接收誤差假設(shè)在脈沖星光子接收過(guò)程中存在泊松噪聲擾動(dòng),該誤差可以如下計(jì)算:產(chǎn)生一個(gè)服從于泊松分布p(λTb)(λ=0.025,Tb=5×10-3)的隨機(jī)矩陣

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