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欧洲国家发展脉冲星导航

2016-08-31白丝语

现代军事 2016年4期
关键词:脉冲星射电飞行器

白丝语

天体导航是早期航空时代的主要导航方式,核轰炸机至今仍在使用天文导航来克服干扰。现在,一项欧洲的研究项目显示,采用独立于地面设备与空间设备的脉冲星来为飞行器导航,具有可行性。该项名为“脉冲星飞机”(PulsarPlane)的项目,研究的是利用脉冲星信号进行实时导航和授时,以克服全球导航卫星系统的脆弱性,为本世纪下半叶的航空飞行降低运营成本。

项目开始于2013年,由欧盟的第7个框架研究计划资助,该项目由荷兰航空航天实验室NLR牵头,涉及到荷兰、芬兰、葡萄牙和保加利亚的一些大学。

脉冲星是快速旋转的中子星,它发射稳定快速的电磁脉冲,脉冲具有独特的周期(1.4毫秒到5秒)和独特的形状。脉冲星的频率波段广,在地球各地均可见。

利用脉冲星作为导航源的挑战包括检测极弱的和分散的信号。探测和描述新脉冲星的特征需要射电望远镜,但跟踪已知脉冲星可以只需使用较小的天线。

该项目的驱动因素包括:使用脉冲星导航需要的基础设施非常少;信号持续可用并且是宽频带;任何时间天空都有许多脉冲星可见,不容易发生信号干扰和信号伪装。

需要解决的问题包括:在飞机上装配大天线;在探测时间可接受的前提下,实现天线尺寸的最小化(天线越小,信号采集时间越长);设计接收机和信号处理算法;并且提供大量的机载处理能力。

不像全球定位系统,其卫星的位置人们知道得很精确;脉冲星没有确切的位置,而且它们相对于地球在高速运动。导航将使用脉冲的到达时间,进行三维定位,要求信号来自三颗脉冲星,并要求第四颗星的信号用于消除模糊性,第五颗星的信号用于时间校正。

飞行器导航系统将包括一个相控阵天线前端和导航后端,它们也能接受地面信号,地面信号包括射电望远镜收集的脉冲星数据库以及太阳系数据库。

使用数据库、来自飞机的惯性参考系、来自原子钟的准确时间输入,系统将确定在飞机的参照系内脉冲星的方向。这一数据将被用于飞机位置的更新。

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