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一种深空探测器 X 射线脉冲星 / 时间差分天文多普勒组合导航方法

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2025-10-15 10:45:49

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 陈杰 | 2025-10-15 10:45:49
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

北京航空航天大学开展了深空探测器自主导航核心技术的攻关研究，研发出 X 射线脉冲星 / 时间差分天文多普勒组合导航方法。该方法通过轨道动力学建立状态模型，利用 X 射线脉冲星探测器获取脉冲到达时间量测、光谱仪获取天文多普勒速度量测，建立相应量测模型，经离散化后采用 UKF 滤波估计航天器位置和速度。实现指标：可减弱恒星光谱动态变化影响，为深空探测器提供高精度位置及速度信息，提升自主导航能力。

传统深空导航依赖地面测控，存在时延大、成本高、易中断等问题；单独 X 射线脉冲星导航受角位置误差和钟差影响，天文多普勒测速可观性不足且受光谱变化干扰。本项目创新将两种技术结合，通过时间差分处理减弱光谱动态变化影响，利用 UKF 滤波融合多源信息，实现高精度自主导航，无需依赖地面设施，提升了导航自主性和精度，简化了深空探测任务保障流程。

本项目研制的组合导航方法可广泛应用于深空探测任务，如火星探测、小行星探测等各类深空探测器的自主导航。能为探测器在远离地球的复杂环境中提供持续、高精度的位置和速度信息，解决地面测控覆盖不足的问题，支撑深空探测任务的精准执行。适用于航空航天领域的深空探测装备研发，助力我国深空探测技术升级，应用前景广阔。

按照解决该项成果技术问题所作贡献大小排序，研发团队成员包括宁晓琳、桂明臻、吴伟仁、房建成、刘刚、孙晓函。团队在航天器导航领域具有深厚研发积累，分工明确：宁晓琳主导整体技术方案设计，桂明臻负责量测模型构建，吴伟仁参与轨道动力学建模，房建成统筹算法优化，刘刚和孙晓函承担滤波算法实现与验证，共同攻克了深空自主导航精度不足的技术难题。

为研发该成果投入了一定研发经费，目前虽未明确具体收益，但该方法减少了对地面庞大测控设施的依赖，降低了深空探测任务的运行成本。在推动科学技术进步方面，突破了传统导航局限，提升了我国深空自主导航技术水平；在保障国家航天安全方面，为深空探测任务提供了核心技术支撑，增强了航天任务的自主性和可靠性。预期后续投入可进一步优化算法效率，拓展至更多探测场景。

可采用技术转让、技术入股、技术合作等转化方式。希望与航天科研院所、深空探测器研制企业开展合作，将该方法集成至实际探测任务中。资金需求可根据合作规模确定，目标是实现技术产业化应用，推动我国深空探测装备自主化发展，提升在国际深空探测领域的竞争力。