X射线脉冲星自主导航的脉冲轮廓和联合观测方程

现在通用的X射线脉冲星导航的3维观测方程,是以3颗脉冲星发射的脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差为观测量建立起来的.在实际测量过程中,这个观测量是通过比较航天器探测到的脉冲观测轮廓与相应脉冲星的标准轮廓得到的,而在累积观测轮廓的同时也得到了观测轮廓的周期,因此根据Doppler速度测量方程,就能够确定航天器的速度矢量.本文首先导出Doppler速度测量方程,提出在观测轮廓的积累过程中考虑航天器的速度和加速度,得到的观测轮廓的周期不同于标准轮廓.这样,将探测3颗脉冲星得到的观测轮廓与相应的标准轮廓进行比较时,可以同时获得脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差和频率漂移6个观测量,从而确定航天器的3维位置和3维速度.由于信息量增加一倍,6维观测方程比现行观测方程更为精确和完整.     

X射线脉冲星的观测事实

综述有关Ｘ射线脉冲星的基本观测事实及最新进展,涉及双星、中子星及强磁场等方面的观测证据。并介绍了中子星及其伴星质量的测定。     

差分X射线脉冲星自主导航研究

X射线脉冲星自主导航(XNAV)中,时间测量与转换误差会对导航精度产生不可忽视的影响. 本文在对XNAV算法研究的基础上,进一步研究了利用差分抑制时间测量与转换误差对导航精度的影响. 研究结果表明:双差能有效抑制时间测量误差对导航精度的影响,但是无法抑制时间转换误差对导航精度的影响;三差既能有效抑制时间测量误差对导航精度的影响,也能有效抑制时间转换误差对导航精度的影响.      

基于X射线脉冲星的组合导航方法研究

X射线脉冲星导航是一种新兴的航天器自主导航技术。由于其自身的局限性,单独脉冲星导航还无法满足航天器高精度自主导航定位的需要。为此,不少学者将其他导航方法与脉冲星导航相结合,提出了多种组合导航。本文对这些基于脉冲星的组合导航进行分析与比较,给出了这些方法各自的优点和应用场合。     

X射线脉冲星的理论研究

详细介绍了中子星的吸积以及密近双星的演化。Ｌｉｐｕｎｏｖ等讨论了在密近双星的演化中形成射电脉冲星与黑洞组成的双星的可能性，结论是在大约７００个射电脉冲星中，至少应当发现一个位于脉冲星与黑洞组成的双星系统。     

基于单探测器的低轨航天器X射线脉冲星导航算法

近年来脉冲星自主导航技术飞速发展,即将在低轨道(LEO)航天器开展验证。为了适应低轨航天器载荷轻量化、小型化的需求,研究了基于单探测器的X射线脉冲星导航扩展卡尔曼滤波算法,并针对单脉冲星导航和轮流观测多脉冲星导航两种方案,分别进行了算法仿真。仿真结果表明,仅观测单脉冲星无法实现长期自主导航,但能够将轨道预报误差降低25.9%,提高短期自主导航精度。而单探测器轮流观测多脉冲星可实现长期自主导航,其导航误差达到514 m,与多探测器同时观测多脉冲星传统算法相当。     

基于压缩感知的脉冲星轮廓构建算法

利用有限的观测时间获得高精度的累积脉冲轮廓,对于X射线脉冲星导航具有重要意义.提出一种基于压缩感知的脉冲星累积脉冲轮廓重构算法.首先,研究脉冲轮廓,获取先验知识,在此基础上构建波形匹配冗余词典,得到脉冲轮廓的稀疏表示;然后,设计观测矩阵,利用原始观测数据得到具有较少点数的非自适应随机测量值;最后,采用匹配追踪方法从随机测量值中恢复脉冲轮廓.利用罗希X射线探测器的实测脉冲星数据进行实验,结果表明：利用相同时段的观测数据,该算法得到的累积脉冲轮廓的信噪比远高于周期叠加方法得到的累积脉冲轮廓.     

基于X射线脉冲星的最小误差熵定姿态方法

提出一种基于X射线脉冲星能量观测信息和最小误差熵算法的航天器自主定姿方法.首先建立了圆形准直器差分测量模型,观测两颗脉冲星的辐射光子能量.然后引入信息熵概念来充分表征脉冲星辐射信号的随机性,用最小误差熵原理进行参数拟合,解出脉冲星在航天器坐标架下的方向矢量,通过矢量定姿法解算出航天器在参考坐标系中的完整姿态.最后结合美国国家宇航局HEACARC数据库提供的脉冲星观测数据进行了仿真试验,结果表明:在所给试验条件下,基于最小误差熵方法的参数估计精度要优于常用的最小二乘法,相比于后者,俯仰、滚动和偏航三轴精度分别提高了31.4％,27.1％和32.5％.     

反常X射线脉冲星可能的高能辐射

 利用新的外间隙模型研究了反常X射线脉冲星可能的高能辐射.在该模型中,考虑了磁场几何效应对高能辐射的影响,同时利用平均半径〈r〉处的外间隙大小表示外间隙的特征大小,〈r〉是磁倾角α的函数.这样外间隙大小可以表示为f(P,B,〈r〉(α)),它是周期P,磁场B和平均距离〈r〉的函数.利用该模型计算了反常X射线脉冲星的γ射线的光度和流量,并与以前的计算结果进行比较,分析了考虑磁场几何效应所产生的结果.最后利用该模型计算了几颗典型反常X射线脉冲星(如:4U 0142+615(AXP 0142+615),1E 1841-045,PSR J1809-1943)可能的高能辐射.     

泊松分布参数估计的比较研究

研究了泊松分布点估计及区间估计,并证明了样本均值是参数λ的优良估计量。利用贝叶斯统计分析方法,在取先验分布为共轭分布的情形下,给出了最大后验密度可信区间,即最短可信区间,并通过实例与经典区间估计进行了比较。     

基于delta方法泊松分布参数的近似信仰推断

文章主要研究了Poisson分布参数λ的近似信仰推断,利用对数变换后的估计量的渐近正态性对λ建立近似的枢轴方程,并得到其近似信仰分布和置信区间。模拟结果表明,近似信仰区间与Wald置信区间的平均长度几乎无差异,但近似信仰置信区间覆盖概率明显优于Wald置信区间的覆盖概率。     

一个复合泊松逼近定理的证明

设{x_(n_i):i=1,2,…,n}是独立的随机变量序列,Y是恰当选择的复合泊松随机变量。Y.H.wang在文〔1〕中利用概率论中的连续性定理,在宽松的条件下证明了。笔者在文〔1〕的条件下,用一个直观的方法证明了Wang的结果。通过证明过程可以清楚地看到,当{x_(n_i)}从贝努里随机变量扩展到非负整值随机变量时,的极限分布是怎样从泊松分布扩展到复合泊松分布。     

二项分布与泊松分布判别的假设检验

提出了判别二项分布与泊松分布的假设检验方法,并举例说明这种检验方法的可行性。     

泊松分布下信息安全事件概率计算模型

从信息安全事件的概率分布规律出发,根据泊松分布的基本特征,通过数学证明了信息安全事件发生频数服从泊松分布,并采用国家互联网应急中心(CNCERT/CC)统计数据验证了这一理论结果.在此基础上,基于贝叶斯定理,建立了泊松分布下的信息安全事件概率计算模型.根据泊松分布的概率质量函数,计算了信息安全事件发生频数的先验概率分布;通过构建似然函数调整先验概率分布,得到信息安全事件发生频数后验概率分布;最后,采用CNCERT/CC统计数据验证了该模型的可行性和有效性.     

基于信噪比排序的MIMO-OFDM信号检测方法

在多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统信号检测中,基于虚实分解的宽度优先检测算法(QR decomposition associated with the M-algorithm to MLD,QRD-M)通过QR分解和对每层星座点的筛选,实现了较低复杂度的检测,具有很好的应用前景.但该算法随收发天线数和调制阶数的增加而难以实现性能与复杂度的折衷.针对此缺点,提出了一种基于信噪比排序的信号检测改进方法.该方法在传统QRD-M算法的基础上,通过对不同接收天线进行信噪比(signal-noise ratio,SNR)排序,从信噪比最大的天线开始检测,避免了误差传播现象,从而加速树搜索过程,再结合动态门限树搜索,不断缩小搜索半径,直至找到最小累计度量值所在分支.仿真结果表明,与传统QRD-MLD算法相比,基于性噪比排序的动态门限信号检测算法能以较低的复杂度获得接近于最大似然检测的性能.     

基于信噪比控制的滑动相关捕获法

复杂电磁环境下接收信噪比会发生随机变化,本文提出了一种基于信噪比控制的滑动相关捕获算法。在分析滑动相关法的性能基础上,引入自适应结构,根据接收信噪比设置本地积分时间。研究了积分时间对捕获性能的影响,通过仿真验证本文提出方法的有效性：根据积分时间不同,在SNR>-3dB时,平均捕获时间最大可以减少50%,满足信噪比变化情况下对捕获性能的设计需求。     

一类推广的复合Poisson模型的赤字分布

经典的Sparre Andersen风险模型假设保费收入过程为时间的线性函数.研究一类推广的复合Poisson棋型,其中保费收入过程是一个独立于索赔过程的Poisson过程.对于此类风险模型,利用破产概率及赤字分布所满足的瑕疵更新方程给出了赤字分布的显示解,并且利用这个显示解得到了关于赤字分布的一个下界估计.     

一类推广的复合Poisson模型的赤字分布

经典的SparreAndersen风险模型假设保费收入过程为时间的线性函数.研究一类推广的复合Poisson模型,其中保费收入过程是一个独立于索赔过程的Poisson过程.对于此类风险模型,利用破产概率及赤字分布所满足的瑕疵更新方程给出了赤字分布的显示解,并且利用这个显示解得到了关于赤字分布的一个下界估计.