基于脉冲星偏振观测信息的自主导航基础理论与方法研究

近几年兴起的脉冲星导航技术研究主要基于到达时间观测量，而脉冲星还具有显著的偏振特征，其偏振观测应含有观测者与脉冲星空间轴（自转轴、磁轴）的方位信息；若参考点稳定的偏振角已知，则偏振观测也可获得观测者相对于参考偏振面的相对方位信息，因此，可作为一种导航手段。本项目首次提出把脉冲星偏振观测信息用于运动载体的导航定位，该导航方式受弱脉冲信号环境影响较小，且有望得到更好的实时性能。本课题的主要研究内容包括：基于射电脉冲星较为丰富的偏振观测事实和理论，寻求从偏振观测数据获取观测者方位信息的先进方法，建立偏振特征空间分布的分析模型，进而探索能够实现目标定姿和定位的数学原理和具体过程；揭示导航功能实现的影响因素并进行精度分析；在验证其可行性的基础上，探讨如何融合偏振观测和定时观测信息实现脉冲星全息导航技术，以及进行组合导航应用。本项目的实现将为脉冲星偏振观测自主导航技术的工程实现奠定必要的理论基础。

脉冲星具有显著的偏振特征，其偏振观测应含有观测者与脉冲星空间轴（自转轴、磁轴）的方位信息；若参考点稳定的偏振角已知，则偏振观测也可获得观测者相对于参考偏振面的相对方位信息。本课题提出把脉冲星偏振观测信息用于运动载体的导航定位，该导航方式受弱脉冲信号环境影响较小，且有望得到更好的实时性能。主要研究了：脉冲星信号的特征分析，通过偏振观测的信号特征获取观测者方位信息的原理，基于自然光的偏振导航方法，探索了目标定姿和定位的方法；提出融合偏振观测和定时观测信息的脉冲星组合导航技术，基于偏振观测和惯性导航的组合导航技术；提出一种脉冲星导航模糊度解析的并行计算框架，开展了脉冲星地面模拟导航系统的研发，完成了导航仿真软件的编制。