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歐盟開展利用脈沖星導航的研究

發(fā)布日期:2017-02-04??來源:航空工業(yè)信息網我要投稿我要評論

美國《航空周刊》網站2015年11月9日刊文稱,天文導航在航空興起的早期是一種主要的導航方式,由于其能夠避免外界的干擾,目前仍在核轟炸機上使用。目前,歐洲正在開展利用脈沖星進行飛機導航的可行性研究,這種方式可以不依賴于地面和空間的基礎設施進行導航。

該項目名為“脈沖星飛機(PulsarPlane)”,是歐盟在第七框架計劃下資助的研究項目,主要研究利用脈沖星信號進行實時導航和計時的研究,以克服全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的缺陷并降低本世紀下半葉航空運營成本。

脈沖星飛機項目2013年9月啟動,今年2月底結束,歐盟投資約60萬歐元,研究團隊組成包括荷蘭宇航院以及來自荷蘭、芬蘭、葡萄牙和保加利亞的大學。

脈沖星是高速旋轉的中子星,它能夠以1.4毫秒至5秒的時間間隔向外發(fā)射穩(wěn)定、快速、具有特定形狀的電磁脈沖。脈沖星在地球的任何位置都可以看到,并且具備很寬的頻率范圍。

歐盟開展利用脈沖星導航的研究

Pulsars可以在需要最少基礎設施的情況下為飛機提供導航

使用脈沖星作為導航源的挑戰(zhàn)主要是如何探測相當微弱、分散和散射的電磁脈沖信號。因此,需要大型射電望遠鏡探測和標定新的脈沖星,使用較小的天線追蹤已知的脈沖星。

本項目開展脈沖星導航研究的初衷主要是因為利用脈沖星導航無需建立地面和空中的基礎設施,信號可以全覆蓋并且是寬頻的,任何時候都有很多的信號源,使得外界對導航實施干擾和電子欺騙變得困難。

本項目需要解決的主要問題包括,在飛機上安裝大型天線;對于可接受的探測時間找到最小的天線尺寸(天線尺寸越小,信號獲取時間越長);設計脈沖信號接收器和信號處理算法;提供大規(guī)模機上信號處理能力。

與GPS導航不同,脈沖星的精確位置無需知曉,但脈沖星以很高的速度相對地球運動。導航系統(tǒng)將利用脈沖到達的時間,接收來自三顆脈沖星的信號以確定自己的三維坐標,同時還使用一個額外的信號消除不確定性,以及另外一個信號進行時間修正。

飛機上安裝的脈沖星導航系統(tǒng)將在機頭位置安裝一個接收脈沖信號的相控陣天線,機尾位置安裝一個接收來自地面的由射電望遠鏡搜集的脈沖星數據庫和太陽系數據庫的接收設備。

使用這些數據庫,同時利用飛機慣性參考系統(tǒng)和原子鐘時間修正系統(tǒng),導航系統(tǒng)將可以確定脈沖星在飛機參考系中的方位,進而利用這一方位更新飛機位置。

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