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.      

一种基于泊松分布的提高X射线脉冲星脉冲轮廓信噪比的方法

论述了X射线脉冲星辐射模型和脉冲轮廓构造算法,提出了以Kullback-leibler距离函数作为评价标准,提高具有泊松分布规律的X射线脉冲星脉冲轮廓信噪比的平滑算法,推导了平滑参数和平滑累积脉冲轮廓的计算公式.搭建了X射线脉冲星导航地面模拟系统,实现了对模拟X射线脉冲星单光子到达时间的记录及X射线脉冲星脉冲轮廓的构造,得到了X射线脉冲到达时间TOA.在X射线脉冲星导航地面模拟系统上,对平滑算法进行了验证,结果表明该算法对于提高累积脉冲轮廓的信噪比效果显著,信噪比提高大于10dB.     

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。     

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。     

基于脉冲星定时模型的自主导航定位方法

讨论了脉冲星定时模型的基本原理,在分析脉冲到达时刻（time of arrival,TOA）向太阳系质心传递时的各项时间延迟修正的基础上,给出了航天器进行深空自主定位的一种迭代方法,并推导了定位算法的线性化形式．以航天器初始位置估计作为脉冲星定时模型的输入,计算脉冲TOA的预测值和93算值的偏差,通过最小二乘法进行航天器的位置修正．最后,分析了建模误差和参数误差等影响定位精度的主要误差源．     

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X射线脉冲星的空间定位误差仿真研究

研究了X射线脉冲星脉冲到达时间(TOA)测量的原理;基于TOA测量,构建了SSB惯性系下空间绝对定位的数学模型,并说明了整周期数向量的求解过程;基于SNR得出了脉冲相位观测时间与TOA测量精度的关系.利用仿真脉冲相位观测数据,对×射线脉冲星空间定位进行系统仿真.仿真结果表明模糊度搜索效果较好,相位观测时间的选择对位置确定的精度影响较大.     

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.     

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.     

Use of photoelectron energy spectrum transfer equation for the measurement of a narrowband XUV pulse

To study the time evolution of a molecular state in an ultra-fast chemical reaction,the use of shorter pulses with higher photon energy and narrower bandwidth for both pump and probe is necessary.However,quick and precise measurement of their detailed time structures is a challenge.Over the last decade,great efforts have been made to measure an attosecond extreme ultraviolet (XUV) pulse.To date,several methods have been developed to measure the pulse duration and completely reconstruct it.The attosecond spectral phase interferometry for direct electric field reconstruction (SPIDER) and attosecond frequency-resolved optical gating (FROG) techniques are often used.However,these methods use state-of-the-art experimental set-ups and complicated data analysis procedures.To develop attosecond metrology for practical use (e.g.timing,measurement,evaluation,calibration,optimization,pumping,probing),we propose a quick and analytical method to precisely observe an attosecond XUV pulse with laser-assisted photo-ionization.The method is based on determining the laser-related phase of each streaked electron and using a transfer equation for one-step pulse reconstruction without any time-resolved measurements,iterative calculations,or data fitting procedures.Temporal errors of the pulse reconstruction are calculated from the XUV bandwidth.Because the transfer equation establishes a direct connection between the XUV pulse properties,the crucial laser parameters (peak intensity,phase,carrier envelope phase),the atomic ionization potential,and the measured photoelectron energy spectrum,we can use it to study any one of these properties from other known information and probe the dynamic processes of an ultra-fast reaction.     

电阻分压器性能与高压纳秒双指数脉冲的测量

在分析电阻分压器性能影响因素的基础上,仿真分析了电感补偿、供给式电容补偿、收集式电容补偿及综合补偿的补偿效果.加入套筒电极的收集式补偿措施,更适用于小型电阻分压器的性能改善.介绍了小型收集式补偿电阻分压器的结构设计,试验对比验证了其补偿效果.仿真优化显示,该分压器阶跃响应的上升时间(10%~90%)能够降低7 ns,达到1 ns以内.并对分压器的双指数脉冲响应进行了仿真分析和试验,结果表明,分压器准确测量双指数脉冲的前提是分压器阶跃响应的上升时间小于被测脉冲的上升时间,且没有过冲.     

两种脉搏信号的声学检测与谱特征分析

用一种声学检测系统对人体两种脉象进行了检测与分析,获得了自谱(autospectrum)和倒谱(cepstrum)特征参数,结果表明,滑脉和细弦脉在倒谱上差异比自谱更为显著.     

基于二维连续小波变换的三维形貌测量技术

本文提出了一种在三维形貌测量的结构光投影中使用二维Paul连续小波变换处理结构光栅的方法,与二维Morlet小波相比,二维Paul小波对三维物体高度变化较大的数据恢复效果较好,降低了三维形貌测量中的测量误差,提高了测量精度.     

深空天文测角测速组合导航滤波算法研究

针对天文光谱测速导航量测中存在的常值量测误差、慢时变量测误差、光谱畸变量测误差,提出了扩维自适应容积卡尔曼滤波算法.本文通过状态扩维将常值测速量测误差及慢时变测速量测误差作为状态量之一,在导航滤波中进行同步估计并在量测中进行补偿.针对天体表面活动导致的光谱畸变量测误差,通过Sage-Husa噪声估计器对滤波算法中的量测噪声协方差阵进行自适应估计以降低含该误差量测的影响.同时,为了进一步提高导航的精度,将天文光谱测速信息与天体方向矢量信息结合,并通过联邦滤波器进行信息融合.以火星接近段为背景的仿真结果表明,该算法能够有效抑制上述量测误差对导航精度的影响,实现高精度天文自主导航.     

微段渐开线齿条齿廓方程的建立及参数的优化计算

介绍了微段渐开线齿条齿廓形成原理及形成过程,建立了微段渐开线齿条齿廓的直角坐标方程,证明了影响齿廓弯曲程度的参数是基圆半径,影响啮合点相对曲率为零的参数是初始压力角和压力角增量,提出了需对这些参数进行优化设计并给出了优化计算结果.     

（34-1）-维Zakharov—Kuznetsov方程的对称及约化

应用相容性方法，得到了（3＋1）-维广义变系数Zakharov-Kuznetsov（ZK）方程的对称及约化方程，同时也得到了广义变系数ZK方程的一些新解。     

显微剪切干涉表面粗糙度轮廓测量

结合剪切干涉技术与显微干涉技术，提出了显微剪切干涉非接触表面粗糙度轮廓测量方法．由于自参考干涉和共路偏振相移干涉特点，建议的干涉仪具有极好的抗环境干扰和振动的能力，同时能取得一般显微干涉仪的表面粗糙度测量精度，适合制造环境下表面粗糙度精密测量．介绍了发展的显微剪切干涉仪的原理，以及相应于粗糙度轮廓的波前重建算法．实验结果证明了该方法的可行性．     

Pose measurement using quaternion and Kalman filter

In this paper, a method combining perspective-n-point （PnP） and novel iteration algorithm is developed to measure the pose of a target in high precision for Tele-LightSaber game. The PnP algorithm is used to obtain a rough pose, which is taken as the initial value of the iteration algorithm. The iteration algorithm utilizes the unit quaternions to represent the rotations. Then the result is optimized with Kalman filter. Considering the real-time and accuracy of the pose measurement, a fast feature extraction algorithm including object location, edge detection and corner detection is adopted to get the corners in high precision. The experiments and results verify the effectiveness of the proposed method.