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欧盟开展利用脉冲星导航的研究

时间:2015-11-18 06:53 来源: 作者:admin 点击:75次

[据美国航空周刊和空间技术网站2015年11月9日报道]天文导航在航空兴起的早期是一种主要的导航方式,由于其能够避免外界的干扰,目前仍在核轰炸机上使用。目前,欧洲正在开展利用脉冲星进行飞机导航的可行性研究,这种方式可以不依赖于地面和空间的基础设施进行导航。

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该项目名为“脉冲星飞机(PulsarPlane)”,是欧盟在第七框架计划下资助的研究项目,主要研究利用脉冲星信号进行实时导航和计时的研究,以克服全球卫星定位系统(GPS)的缺陷并降低本世纪下半叶航空运营成本。

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脉冲星飞机项目2013年9月启动,今年2月底结束,欧盟投资约60万欧元,研究团队组成包括荷兰宇航院以及来自荷兰、芬兰、葡萄牙和保加利亚的大学。

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脉冲星是高速旋转的中子星,它能够以1.4毫秒至5秒的时间间隔向外发射稳定、快速、具有特定形状的电磁脉冲。脉冲星在地球的任何位置都可以看到,并且具备很宽的频率范围。

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使用脉冲星作为导航源的挑战主要是如何探测相当微弱、分散和散射的电磁脉冲信号。因此,需要大型射电望远镜探测和标定新的脉冲星,使用较小的天线追踪已知的脉冲星。

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本项目开展脉冲星导航研究的初衷主要是因为利用脉冲星导航无需建立地面和空中的基础设施,信号可以全覆盖并且是宽频的,任何时候都有很多的信号源,使得外界对导航实施干扰和电子欺骗变得困难。

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本项目需要解决的主要问题包括,在飞机上安装大型天线;对于可接受的探测时间找到最小的天线尺寸(天线尺寸越小,信号获取时间越长);设计脉冲信号接收器和信号处理算法;提供大规模机上信号处理能力。

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与GPS导航不同,脉冲星的精确位置无需知晓,但脉冲星以很高的速度相对地球运动。导航系统将利用脉冲到达的时间,接收来自三颗脉冲星的信号以确定自己的三维坐标,同时还使用一个额外的信号消除不确定性,以及另外一个信号进行时间修正。

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飞机上安装的脉冲星导航系统将在机头位置安装一个接收脉冲信号的相控阵天线,机尾位置安装一个接收来自地面的由射电望远镜搜集的脉冲星数据库和太阳系数据库的接收设备。

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使用这些数据库,同时利用飞机惯性参考系统和原子钟时间修正系统,导航系统将可以确定脉冲星在飞机参考系中的方位,进而利用这一方位更新飞机位置。(中国航空工业发展研究中心 王元元)

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