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高稳定度X射线脉冲星信号模拟

孙海峰 谢楷 李小平 方海燕 刘秀平 傅灵忠 孙海建 薛梦凡

高稳定度X射线脉冲星信号模拟

孙海峰, 谢楷, 李小平, 方海燕, 刘秀平, 傅灵忠, 孙海建, 薛梦凡
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  • X射线脉冲星导航是一种完全自主的导航方式, 在深空乃至行星际空间具有潜在的工程应用价值.由于空间飞行试验系统复杂, 成本巨大, 在实验室环境下高精度地模拟X射线脉冲星信号对数据处理方法和导航方案的验证具有重要意义. 针对当前机械转盘式模拟系统中时间稳定度和轮廓精度的不足, 提出了一种通过产生的轮廓电压信号直接控制可见光光源, 再利用衰减获得光子流, 最后经单光子探测和处理电路输出光子到达时间序列的模拟新方法.该方法实现成本低, 支持任意X射线脉冲星信号的模拟, 且具有高时间稳定度和轮廓精度. 详细地讨论了该方法的原理和涉及的关键技术, 搭建了X射线脉冲星信号模拟系统, 并进行了实验. 实验结果表明: 该系统大幅提高了X射线脉冲星信号的模拟效果, 将模拟脉冲星自转周期的稳定度从现有的10-4提高到10-9; 当探测器面积为1 m2, 探测能谱范围为2–10 keV, 积分时间为1200 s时, 模拟的PSR B1509-58 观测脉冲轮廓与标准脉冲轮廓的相关系数达到了0.993.
    [1]

    Sheikh S I 2005 Ph. D. Dissertation (Maryland: University of Maryland)

    [2]

    Shuai P, Li M, Chen S L, Huang Z 2009 Principles and Techniques of X-ray Pulsar Based Navigation System (Beijing: China Astronauic Publishing House) p20 (in Chinese) [帅平, 李明, 陈绍龙, 黄震 2009 X射线脉冲星导航系统原理与方法(北京: 中国宇航出版社) 第20页]

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    Hanson J E 1996 Ph. D. Dissertation (Stanford: Stanford University)

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    Su Z, Xu L P, Wang T 2011 Acta Phys. Sin. 60 119701 [苏哲, 许录平, 王婷 2011 物理学报 60 119701]

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    Hu H J, Zhao B S, Sheng L Z, Yan Q R 2011 Acta Phys. Sin. 60 029701 [胡慧君, 赵宝升, 盛立志, 鄢秋荣 2011 物理学报 60 029701]

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    Sun S M, Zheng W, Tang G J, Li M 2009 Acta Astron. Sin. 50 325 (in Chinese) [孙守明, 郑伟, 汤国建, 李满 2009 天文学报 50 325]

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    Liu Z J, Zhou Y Y, Hu L L, Zhou Q L 2001 Optical Fiber Communications (Xi'an: Publishing House of Xidian University) pp119-123 (in Chinese) [刘增基, 周洋溢, 胡辽林, 周绮丽 2001 光纤通信(西安: 西安电子科技大学出版社) 第119–123页]

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    Gerd K 2000 Optical Fiber Communications (3rd Ed.) (USA: the McGraw-Hill Companies, Inc) pp126-147

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    Emadzadeh A A, Speyer J L 2010 IEEE Trans. Sig. Proc. 58 4484

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    James D S 1993 IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 31 48

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    Chen F Y 1992 Measurement and Control of Satellites (Beijing: Science Press) pp434-437 (in Chinese) [陈芳允 1992 卫星测控手册(北京: 科学出版社) 第434–437页]

    [14]

    Grindlay J, Gursky H, Schnopper H 1976 Astron. J. 205 L127

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    Joss P C 1978 Astron. J. 225 L123

  • [1]

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    Chen F Y 1992 Measurement and Control of Satellites (Beijing: Science Press) pp434-437 (in Chinese) [陈芳允 1992 卫星测控手册(北京: 科学出版社) 第434–437页]

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  • [1] 张海燕, 吴光. 高时间稳定性的雪崩光电二极管单光子探测器. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191875
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-03
  • 修回日期:  2012-12-18
  • 刊出日期:  2013-05-20

高稳定度X射线脉冲星信号模拟

  • 1. 西安电子科技大学电子工程学院, 西安 710071;
  • 2. 西安电子科技大学机电工程学院, 西安 710071;
  • 3. 西安电子科技大学通信工程学院, 西安 710071

摘要: X射线脉冲星导航是一种完全自主的导航方式, 在深空乃至行星际空间具有潜在的工程应用价值.由于空间飞行试验系统复杂, 成本巨大, 在实验室环境下高精度地模拟X射线脉冲星信号对数据处理方法和导航方案的验证具有重要意义. 针对当前机械转盘式模拟系统中时间稳定度和轮廓精度的不足, 提出了一种通过产生的轮廓电压信号直接控制可见光光源, 再利用衰减获得光子流, 最后经单光子探测和处理电路输出光子到达时间序列的模拟新方法.该方法实现成本低, 支持任意X射线脉冲星信号的模拟, 且具有高时间稳定度和轮廓精度. 详细地讨论了该方法的原理和涉及的关键技术, 搭建了X射线脉冲星信号模拟系统, 并进行了实验. 实验结果表明: 该系统大幅提高了X射线脉冲星信号的模拟效果, 将模拟脉冲星自转周期的稳定度从现有的10-4提高到10-9; 当探测器面积为1 m2, 探测能谱范围为2–10 keV, 积分时间为1200 s时, 模拟的PSR B1509-58 观测脉冲轮廓与标准脉冲轮廓的相关系数达到了0.993.

English Abstract

参考文献 (15)

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