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脉冲星导航试验卫星空间计时数据的初步分析

周庆勇 张健康 贾小林 闫林丽 樊少娟

周庆勇, 张健康, 贾小林, 闫林丽, 樊少娟. 脉冲星导航试验卫星空间计时数据的初步分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(4): 63-68. doi: 10.12265/j.gnss.2023063
引用本文: 周庆勇, 张健康, 贾小林, 闫林丽, 樊少娟. 脉冲星导航试验卫星空间计时数据的初步分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(4): 63-68. doi: 10.12265/j.gnss.2023063
ZHOU Qingyong, ZHANG Jiankang, JIA Xiaolin, YAN Linli, FAN Shaojuan. Space observation data preliminary analysis of XPNAV-1 satellite[J]. GNSS World of China, 2023, 48(4): 63-68. doi: 10.12265/j.gnss.2023063
Citation: ZHOU Qingyong, ZHANG Jiankang, JIA Xiaolin, YAN Linli, FAN Shaojuan. Space observation data preliminary analysis of XPNAV-1 satellite[J]. GNSS World of China, 2023, 48(4): 63-68. doi: 10.12265/j.gnss.2023063

脉冲星导航试验卫星空间计时数据的初步分析

doi: 10.12265/j.gnss.2023063
基金项目: 国家重点基础研究发展计划(2020YFB0505800);国家自然科学基金(42004004,42074006,11903001);安徽建筑大学校博士启动基金项目(2019QDZ14);安徽建筑大学大学生创新创业训练计划项目(202310878057)
详细信息
    作者简介:

    周庆勇:(1986—),男,博士,研究方向为脉冲星计时导航

    张健康:(2003—),男,研究方向为特征信号处理

    贾小林:(1972—),男,博士,研究方向为卫星导航数据处理及应用

    闫林丽:(1991—),女,博士,研究方向为毫秒脉冲星数据处理

    樊少娟:(1989—),女,博士,研究方向为脉冲星计时分析

    通讯作者:

    闫林丽 E-mail: yan.linli@foxmail.com

  • 中图分类号: P228.4;P129

Space observation data preliminary analysis of XPNAV-1 satellite

  • 摘要: 脉冲星导航试验卫星(X-ray pulsar-based navigation-1, XPNAV-1)是我国首颗致力于探索X射线脉冲星导航技术的空间试验平台,已在轨运行七年多,获得大批观测数据,本文收集了该卫星三年多的空间观测数据,开展了一些有益的技术探索. 首先处理分析了卫星对Crab脉冲星观测数据,得到Crab脉冲星的每轨、每天和总脉冲轮廓,结果表明,在时间维度上脉冲轮廓是稳定的,与国内外观测结果一致性较好;其次得到Crab脉冲星不同能段脉冲轮廓,分析了脉冲轮廓随能量变化特征;在能量维度上,得到了Crab脉冲星在不同脉冲相位区间的能谱,发现能谱与相位区间的脉冲强度成正比,表明我国自主研制的聚焦型X射线探测器具备良好的技术状态,也实现了卫星精确地“看得见”脉冲星的试验目标. 最后利用XPNAV-1卫星的三天观测数据,实现基于最小二乘算法的脉冲星导航试验解算,得到卫星轨道确定精度约为56.93 km,分析发现XPNAV-1星对Crab脉冲星观测误差和初始轨道误差对当前导航解算精度影响较大.

     

  • 图  1  Crab脉冲星总的脉冲轮廓(bins=512)

    图  2  Crab脉冲星每轨脉冲轮廓强度分布

    图  3  Crab脉冲星每天脉冲轮廓强度分布

    图  4  Crab脉冲星在不同能量段的轮廓

    图  5  Crab脉冲星的轮廓和不同相位区间的能谱

    表  1  XPNAV-1卫星Crab脉冲星观测统计信息

    年份 观测轨数 观测时间/103s 光子数/104
    2016 137 381 491
    2017 553 1530 2 308
    2018 516 1484 2 225
    2019 249 705 1 060
    合计 1 455 4 101 6 084
    下载: 导出CSV

    表  2  基于最小二乘算法确定的轨道信息

    轨道信息X/mY/mZ/mVx/(m·s–1)Vy/( m·s–1)Vz/( m·s–1)
    准确轨道–2 040 951.0–2 797 860.95 935 125.41 990.566 424.263 717.63
    改正值–24 406.4–36 049.1–36 691.5–22.88–10.1747.33
    确定值–2 064 357.3–2 832 910.15 899 433.81 968.686 415.103 765.97
    误差12 483.420 664.118 437.713.9910.6227.19
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-27
  • 录用日期:  2023-03-27
  • 网络出版日期:  2023-08-23

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