歐洲國(guó)家發(fā)展脈沖星導(dǎo)航

白絲語(yǔ)

天體導(dǎo)航是早期航空時(shí)代的主要導(dǎo)航方式，核轟炸機(jī)至今仍在使用天文導(dǎo)航來(lái)克服干擾?，F(xiàn)在，一項(xiàng)歐洲的研究項(xiàng)目顯示，采用獨(dú)立于地面設(shè)備與空間設(shè)備的脈沖星來(lái)為飛行器導(dǎo)航，具有可行性。該項(xiàng)名為“脈沖星飛機(jī)”（PulsarPlane）的項(xiàng)目，研究的是利用脈沖星信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航和授時(shí)，以克服全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的脆弱性，為本世紀(jì)下半葉的航空飛行降低運(yùn)營(yíng)成本。

項(xiàng)目開(kāi)始于2013年，由歐盟的第7個(gè)框架研究計(jì)劃資助，該項(xiàng)目由荷蘭航空航天實(shí)驗(yàn)室NLR牽頭，涉及到荷蘭、芬蘭、葡萄牙和保加利亞的一些大學(xué)。

脈沖星是快速旋轉(zhuǎn)的中子星，它發(fā)射穩(wěn)定快速的電磁脈沖，脈沖具有獨(dú)特的周期（1.4毫秒到5秒）和獨(dú)特的形狀。脈沖星的頻率波段廣，在地球各地均可見(jiàn)。

利用脈沖星作為導(dǎo)航源的挑戰(zhàn)包括檢測(cè)極弱的和分散的信號(hào)。探測(cè)和描述新脈沖星的特征需要射電望遠(yuǎn)鏡，但跟蹤已知脈沖星可以只需使用較小的天線。

該項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)因素包括：使用脈沖星導(dǎo)航需要的基礎(chǔ)設(shè)施非常少；信號(hào)持續(xù)可用并且是寬頻帶；任何時(shí)間天空都有許多脈沖星可見(jiàn)，不容易發(fā)生信號(hào)干擾和信號(hào)偽裝。

需要解決的問(wèn)題包括：在飛機(jī)上裝配大天線；在探測(cè)時(shí)間可接受的前提下，實(shí)現(xiàn)天線尺寸的最小化（天線越小，信號(hào)采集時(shí)間越長(zhǎng)）；設(shè)計(jì)接收機(jī)和信號(hào)處理算法；并且提供大量的機(jī)載處理能力。

不像全球定位系統(tǒng)，其衛(wèi)星的位置人們知道得很精確；脈沖星沒(méi)有確切的位置，而且它們相對(duì)于地球在高速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)航將使用脈沖的到達(dá)時(shí)間，進(jìn)行三維定位，要求信號(hào)來(lái)自三顆脈沖星，并要求第四顆星的信號(hào)用于消除模糊性，第五顆星的信號(hào)用于時(shí)間校正。

飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)將包括一個(gè)相控陣天線前端和導(dǎo)航后端，它們也能接受地面信號(hào)，地面信號(hào)包括射電望遠(yuǎn)鏡收集的脈沖星數(shù)據(jù)庫(kù)以及太陽(yáng)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

使用數(shù)據(jù)庫(kù)、來(lái)自飛機(jī)的慣性參考系、來(lái)自原子鐘的準(zhǔn)確時(shí)間輸入，系統(tǒng)將確定在飛機(jī)的參照系內(nèi)脈沖星的方向。這一數(shù)據(jù)將被用于飛機(jī)位置的更新。