白絲語
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)營成本。
項(xiàng)目開始于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。
利用脈沖星作為導(dǎo)航源的挑戰(zhàn)包括檢測極弱的和分散的信號(hào)。探測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,不容易發(fā)生信號(hào)干擾和信號(hào)偽裝。
需要解決的問題包括:在飛機(jī)上裝配大天線;在探測時(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);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;脈沖星沒有確切的位置,而且它們相對于地球在高速運(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)庫以及太陽系數(shù)據(jù)庫。
使用數(shù)據(jù)庫、來自飛機(jī)的慣性參考系、來自原子鐘的準(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。