韩孟纳，童明雷，朱鸿旭，赵成仕，朱幸芝

X射线脉冲星TOA数量对计时精度和导航的影响分析

韩孟纳1,2,3，童明雷1,2，朱鸿旭4，赵成仕1,2，朱幸芝1,2

（1. 中国科学院 国家授时中心，西安 710600；2. 中国科学院 时间频率基准重点实验室，西安 710600；3. 中国科学院大学，北京 100049；4. 山东航天电子技术研究所，烟台 264000）

针对XPNAV-1卫星发布的Crab脉冲星首批数据，采用Taylor频域相关法得到了脉冲到达时间（TOA）及其对应的测量精度。在此基础上，去掉光子数量过少的第5组数据，得到34组数据的拟合前计时残差的均方根（RMS）约27.1 µs，拟合后计时残差RMS约22.5 µs。将光子数量最多的第24组观测数据按照不同的光子数量分组，得到了脉冲轮廓信噪比、TOA测量精度及计时残差与光子数量之间的关系。考虑空间飞行器实时定位需求，本文分析了在保障一定信噪比的前提下增加TOA数量对定位精度的影响。将观测数据按20000个光子重新分组，得到了214个TOA，其拟合前计时残差RMS约为61.8 µs，拟合后计时残差RMS约61.3 µs。这不但大大提高了导航的实时性，而且将定位精度提高了约10%。

X射线脉冲星；脉冲星计时；光子个数；脉冲轮廓

0 引言

现代卫星导航系统能够为地球表面和近地空间的各类用户提供全天候、高精度的自主导航信息服务，但是地球卫星导航却无法对执行深空探测和星际飞行任务的航天器导航。在深空探测与星际飞行任务中，航天器距离地球很远，相对于地球卫星来说，对深空航天器的位置确定以及姿态控制难度较大。考虑到在深空探测器跟踪、导航……