本文選題：X射線脈沖星導航 + 雙譜消噪　； 參考：《西安電子科技大學》2014年博士論文

【摘要】：X射線脈沖星導航由于具有全信息、全空域、長時間、高精度及自主性等優(yōu)勢,成為天文導航的一個研究熱點。它不僅可以作為GPS、北斗等衛(wèi)星導航系統(tǒng)的輔助,而且還可以實現(xiàn)深空航天器的絕對自主導航,是未來航空航天發(fā)展的一個重要的方向,對復雜環(huán)境的導航戰(zhàn)以及深空探測技術的發(fā)展都具有重要的意義。論文圍繞國家“863”課題“X射線脈沖星空間導航定位技術研究”以及國家自然科學基金“X射線脈沖星輔助增強北斗導航定位技術研究”等項目的研究任務,對X射線脈沖星測相和導航增強方法展開了研究。全文內容主要針對X射線脈沖星自主導航中的信號消噪、相位測量、導航濾波算法以及導航增強方法等四個方面展開研究工作,可以概括為:第一部分研究脈沖星信號的消噪方法。脈沖星信號在傳播過程中受星際空間物質的干擾以及接收設備等因素的影響,含有較強的噪聲�；陔p譜對高斯噪聲不敏感的特性,本文提出了一種基于雙譜的信號消噪方法。該方法利用?刪減相位濾波器對信號的雙譜相位進行平滑濾波,同時設計了?刪減中值平均濾波器對雙譜幅值進行濾波處理;然后對濾波后的雙譜值進行脈沖星信號的功率譜和相位重構。重構后的信號不僅可以消除高斯噪聲,而且還對非高斯噪聲進行了有效地平滑處理�？紤]到脈沖星信號噪聲具有顯著脈沖的特性,并不完全符合高斯分布。因此,本文將噪聲分布推廣到?穩(wěn)定分布,研究了?穩(wěn)定分布下的信號消噪方法,提出了量子協(xié)方差整形估計方法和變步長歸一化最小平均P范數(shù)算法兩種消噪方法,通過仿真實驗,獲得了良好的消噪效果。第二部分研究了脈沖星TOA測量方法。為了提高X射線脈沖星TOA的測量精度,把脈沖星信號的相位估計看作是多項式分布下的一個通用循環(huán)移位參數(shù)估計問題,提出了一種并行最大似然估計方法用于估計X射線脈沖星信號的相位。該方法給出了X射線脈沖星信號的泊松模型,利用多元高斯擬合方法確定X射線脈沖星輪廓,采用并行估計方法提高數(shù)值搜索性能。仿真實驗中利用CRLB分析最大似然估計性能,并與常規(guī)最大似然估計方法和非線性最小二乘法進行了比較。結果表明,并行最大似然估計法的運算復雜度顯著的降低。第三部分研究了脈沖星導航濾波方法。為了降低誤差,提高導航精度,本文利用中心差分Kalman算法(CDKF)和魯棒Kalman算法對X射線脈沖星導航定位系統(tǒng)進行濾波處理,并將CDKF算法與擴展Kalman濾波(EKF)算法、魯棒中心差分Kalman濾波算法(RCDKF)與魯棒擴展Kalman濾波(REKF)算法進行了仿真比較。仿真結果表明,CDKF算法的濾波精度優(yōu)于EKF算法,RCDKF算法的濾波精度高于REKF算法;同時還表明,濾波算法的精度與脈沖星的個數(shù)有密切關系,脈沖星數(shù)目越多,濾波精度也越高。而且,脈沖星觀測時間越長,濾波精度也相對越高。第四部分研究了脈沖星導航增強方法。為了提高XPNAV的導航精度,文中提出了一種新的基于矢量觀測的導航增強算法。建立了準直器模型,選擇矢量搜索策略,利用準直器模型將矢量搜索過程轉換成準直器與脈沖矢量夾角與準直器有效面積的最優(yōu)化問題,提出基于改進的Powell算法的矢量搜索策略,并利用搜索策略獲得的輻射方向矢量及傳統(tǒng)的計時觀測來構建觀測方程,提出了融合卡爾曼濾波和聯(lián)邦卡爾曼濾波兩種濾波算法用于得到航天器的位置和速度估計。仿真結果不僅驗證了提出的搜索策略的有效性,而且表明了基于矢量觀測和計時觀測的卡爾曼濾波算法的性能優(yōu)于單純利用矢量觀測或計時觀測算法的性能,證明了增強算法的可行性和有效性。同時,仿真結果還說明基于矢量觀測和計時觀測的聯(lián)邦卡爾曼濾波算法優(yōu)于同條件下的融合卡爾曼濾波算法。
[Abstract]:In order to improve the measurement accuracy of X - ray pulse star TOA , this paper presents a method of noise elimination based on dual spectrum . A vector search strategy based on improved Powell algorithm is proposed by selecting a vector search strategy , and a vector search strategy based on the improved Powell algorithm is proposed . The performance of the Kalman filter algorithm based on the improved Powell algorithm and the traditional timing observation are used to construct the observation equation . The results of the simulation not only verify the effectiveness of the proposed search strategy , but also show that the Kalman filter algorithm based on vector observation and timing observation is superior to the fusion Kalman filter algorithm under the same condition .

【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN966

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 費�？�;姚國政;杜健;孫維瑾;;X射線脈沖星自主導航的脈沖輪廓和聯(lián)合觀測方程[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2010年05期

2 吳鑫基,康連生,金聲震,李素琴,王娜,加爾肯,張洪波,王維俠,郭立智;四顆脈沖星在327 MHz頻率上的觀測[J];天體物理學報;1997年01期

3 段茂成;蔡宏兵;趙成仕;尹東山;;脈沖星參數(shù)誤差對計時殘差的影響[J];時間頻率學報;2013年03期

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本文編號：1793166