本文關(guān)鍵詞：X射線脈沖星自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的信號處理方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：脈沖星得益于其廣泛的空間分布性與自轉(zhuǎn)周期的極其穩(wěn)定性,成為目前最具前景的導(dǎo)航信標�；赬射線脈沖星的自主導(dǎo)航系統(tǒng)(XPNAV)克服了全球定位系統(tǒng)(GPS)與太空跟蹤網(wǎng)(DSN)在深空探測中的種種局限性,是一種新型的導(dǎo)航方式,近年來已經(jīng)成為深空導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點。本文從分析XPNAV系統(tǒng)的導(dǎo)航原理出發(fā),梳理了XPNAV系統(tǒng)的整體框架,圍繞對脈沖信號的處理,重點研究了導(dǎo)航系統(tǒng)的觀測信號模擬,脈沖星辨識,相位估計等問題,主要工作內(nèi)容包括:X射線脈沖信號模擬。脈沖信號模擬解決了地面很難檢測到脈沖星的輻射信號,而在空間搭載觀測實驗平臺費用巨大的問題。在簡短的介紹了傳統(tǒng)的基于泊松模型的觀測信號(TOAS)模擬方法后,提出了基于脈沖輪廓擬合與Monte Carlo的快速模擬方法。首先利用混合高斯函數(shù)對脈沖星的標準輪廓進行擬合,得到輪廓的近似解析式,再利用Monte Carlo方法按照輪廓的解析式生成模擬的觀測數(shù)據(jù),仿真實驗驗證了所提方法的有效性。脈沖星辨識。從周期識別與輪廓匹配兩個角度進行脈沖星的辨識。實現(xiàn)了周期識別的最小熵法,然后定義了脈沖輪廓的集中度量測函數(shù),提出了利用最小集中度函數(shù)法進行周期識別的方法,并對其可行性給予了證明。隨后提出將FFT與最小集中度量測函數(shù)法相結(jié)合進行周期識別的方法,這種方式既能夠提升周期檢測的效率又保證了周期估計的精確性。基于輪廓匹配的思想,提取脈沖星標準輪廓的選擇雙譜作為特征向量,然后利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器(RBF)對其進行學(xué)習(xí)并實現(xiàn)脈沖星的分類。相位與多普勒頻移估計。航天器觀測到的脈沖星的觀測輪廓與預(yù)測的SSB處的標準輪廓之間的相位差是后續(xù)導(dǎo)航濾波的輸入信息,相位估計是導(dǎo)航系統(tǒng)最基本最重要的任務(wù)之一。本文實現(xiàn)了利用最小二乘法、循環(huán)相關(guān)法與最大似然法進行相位估計的方法。推導(dǎo)了相位估計的克拉美羅下界(CRLB),比較了不同方法的性能。然后對多普勒效應(yīng)影響下的相位估計問題進行研究。給出了考慮多普勒效應(yīng)的的必要性,對于航天器的速度是恒定與時變兩種情況下的相位估計問題進行說明。
【關(guān)鍵詞】：XPNAV 信號模擬 脈沖星辨識 相位估計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN96
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題研究意義10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 基于X射線脈沖星的自主導(dǎo)航系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11
• 1.3.2 脈沖信號處理的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文主要的研究內(nèi)容13-16
• 第2章 XPNAV導(dǎo)航原理16-23
• 2.1 X射線脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)的原理分析16-18
• 2.1.1 脈沖星輻射機制16-17
• 2.1.2 導(dǎo)航原理分析17-18
• 2.2 X射線脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)的總體框架流程18-19
• 2.3 脈沖信號處理流程19-20
• 2.4 X射線脈沖信號模型20-22
• 2.4.1 脈沖星信號觀測模型20-21
• 2.4.2 脈沖星信號標準模型21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 X射線脈沖信號模擬23-31
• 3.1 基于泊松模型的脈沖信號模擬23-25
• 3.2 基于混合高斯模型的脈沖信號模擬25-27
• 3.2.1 脈沖輪廓的混合高斯擬合25
• 3.2.2 Monte Carlo法生成TOAs25-27
• 3.3 數(shù)值仿真27-30
• 3.3.1 仿真參數(shù)27
• 3.3.2 混合高斯擬合27-28
• 3.3.3 模擬生成光子到達時間28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第4章 脈沖星辨識算法31-45
• 4.1 脈沖星周期識別31-37
• 4.1.1 最小熵法32-33
• 4.1.2 集中度量測函數(shù)法33-35
• 4.1.3 FFT與最大集中度函數(shù)相結(jié)合的周期識別法35-37
• 4.2 脈沖星輪廓匹配37-40
• 4.2.1 雙譜基本理論38-39
• 4.2.2 基于選擇雙譜的輪廓特征提取39-40
• 4.3 仿真結(jié)果與分析40-44
• 4.3.1 周期識別40-43
• 4.3.2 輪廓匹配43-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 相位估計45-59
• 5.1 相位估計方法45-50
• 5.1.1 最小二乘法45-47
• 5.1.2 循環(huán)相關(guān)法47-49
• 5.1.3 最大似然法49-50
• 5.2 相位估計的CRLB50-51
• 5.3 多普勒效應(yīng)影響下的相位估計51-55
• 5.3.1 考慮多普勒效應(yīng)的必要性51-53
• 5.3.2 多普勒效應(yīng)下的相位估計問題53-55
• 5.4 仿真結(jié)果分析55-58
• 5.4.1 相位估計55-57
• 5.4.2 多普勒與相位聯(lián)合估計57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論與展望59-60
• 參考文獻60-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張華;許錄平;;基于光量子探測的XPNAV半物理仿真及建模[J];光電子.激光;2011年06期

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉勁;基于X射線脈沖星的航天器自主導(dǎo)航方法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 蘇哲;X射線脈沖星導(dǎo)航信號處理方法和仿真實驗系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：X射線脈沖星自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的信號處理方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：341397