航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb.152023Vol.44No.3ISSN1000-6893CN11-1929/V526510-1基于卫星实测数据的X射线脉冲星导航体制验证张大鹏*，呼延宗泊，李恒年宇航动力学国家重点实验室，西安710043摘要：介绍了X射线脉冲星序贯观测导航体制和脉冲星导航基本原理。提出了基于卫星实测数据的脉冲星导航基本观测量处理方法。针对中国首颗大型天文卫星“慧眼”（Insight-HXMT）的能粒子探测器载荷观测的原始观测数据，给出了导航观测量处理精度结果。同时将卫星精密定轨星历作为标称轨道，与X射线脉冲星导航定位结果进行对比，得出了Insight-HXMT卫星数据的X射线脉冲星导航精度约为10km的结论。最后，针对实测数据导航结果讨论了本次试验的不足并给出了未来脉冲星导航试验的建议。关键词：X射线脉冲星导航；实测数据；Insight-HXMT卫星；自主导航；光子中图分类号：V419文献标识码：A文章编号：1000-6893（2023）03-526510-08自1974年Downs［1］提出基于脉冲星射电信号观测的航天器深空导航构想以来，脉冲星导航技术研究发展已有40余年［2］。以美国为代表的航天强国长期致力于开展脉冲星导航技术的探索。美国国防高级研究计划局（DARPA）于2004年8月提出了“基于X射线源的自主导航定位计划”（XNAV）。XNAV计划主要探索、开发和演示星载X射线成像仪和光子计数器的操作和基本原理，全面验证利用X射线脉冲星进行航天器自主定位、守时、定姿的可行性。2007年以后，XNAV计划的相关研究成果及硬件建设转由美国航空航天局（NASA）接手，NASA通过“小型企业创新研究计划”（SBIR）继续为X射线脉冲星导航相关研究提供资金支持。2011年，NASA的戈达德太空飞行中心（GSFC）以XNAV计划为基础联合美国大学空间研究联合会（USRA）启动了“空间站X射线计时与导航技术试验”（SEXTANT）项目［3］。2017年6月，SEXTANT项目进入工程实现阶段，脉冲星观测设备NICER（NeutronStarInte⁃riorCompositionExplorer）被发射升空并成功安装在国际空间站上。NICER由56组Wolter-I型掠入射镜头和硅漂移敏感器（SDD）组成，探测器几何面积高达6400cm2［4］。在2017年11月的一次飞行试验中，通过观测一系列毫秒脉冲星，试验获得了优于10km的导航精度［5］。这是国际上首次公开发表的X射线脉冲星导航实测数据验证结果。这标志X射线脉冲星导航理论体系基本成型，脉冲星导航技术已走进空间试验新阶段。欧洲航天局（ESA）系统研究了脉冲星导航工程应用的可行性，分析了脉...
