CN101608919A - 基于半导体激光器的x射线脉冲星导航嵌入式模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于半导体激光器的X射线脉冲星导航嵌入式模拟系统，它包括：数据模拟单元、光子发射单元、光子探测单元和导航实验单元；数据模拟单元模拟X射线脉冲星辐射信号数据送至光子发射单元；光子发射单元使用模拟数据对激光调制激光器光强调制并将激光辐射入大气；光子探测单元从大气中接收光子发射单元的激光，滤除背景日光中非激光光谱成分，并对接收的激光进行光子计数后，送入导航实验单元；导航实验单元对光子探测单元的数据进行消噪、脉冲轮廓累计和脉冲到达时间测量处理，并利用时间测量数据进行导航实验。本发明能为导航信号的获取、信号处理、时间同步和导航设计验证提供完整的仿真实验平台。

Description

基于半导体激光器的X射线脉冲星导航嵌入式模拟系统

技术领域

本发明属于导航技术领域，特别涉及X射线脉冲星导航模拟系统，用于模拟基于X射线脉冲星的轨道航天器自主天文导航。

背景技术

基于X射线脉冲星的导航定位是一种利用X射线脉冲星辐射脉冲到达时间测量作为信息输入的天文导航方法，能为近地、深空及星际空间航天器提供位置、速度、时间、姿态等丰富的导航信息。基于脉冲星的导航技术最早由美国喷气推进实验室的德恩斯博士于1974年提出；1981年，美国通信系统研究所的切斯特和巴特曼提出利用脉冲星X射线源为航天器导航的构想；1999年，搭载USA试验设备的美国空军“先进研究与全球观测卫星“被发射进入预定轨道，USA开展空间科学试验研究中包括了一项有关X射线导航的主题研究；2004年8月，美国航空航天局和海军天文台等多家单位着手拟定和启动脉冲星导航的研究计划，同时X射线脉冲星导航已纳入国防部长期发展战略规划纲要，并逐年增加项目研究经费，持续开展脉冲星导航的理论方法研究、关键技术攻关和原理样机研制等方面的研究工作。我国在空间科学十一五规划中也包括了发射用于实现1-250keV宽频段X射线成像巡天的天文卫星HXMT，其中的分系统—低能X射线，其频段为1.0-15keV，该X射线望远镜用于探索脉冲星导航。

国内X射线脉冲星导航技术研究起步较晚，主要集中在X射线脉冲星导航原理和脉冲星信号处理上，主要研究有：

1、“帅平，陈绍龙，吴一帆，et al.X射线脉冲星导航原理[J].宇航学报.2007，28(6)：1538-1543”对基于X射线脉冲星的卫星自主导航的基本框架和实现流程做了介绍，概述了X射线脉冲导航的时空基准，研究了X射线脉冲星导航定位的测量方程、系统状态方程及噪声统计特征等数学模型。

2、“李建勋，柯熙政.基于脉冲星定时模型的自主导航定位方法[J].中国科学(G辑：物理学力学天文学).2009(02).”讨论了脉冲星定时模型的基本原理，在分析脉冲到达时刻(time of arrival，TOA)向太阳系质心传递时的各项时间延迟修正的基础上，给出了航天器进行深空自主定位的一种迭代方法，并推导了定位算法的线性化形式。

3、“谢振华，许录平，郭伟，et al.一种新的XPNAV系统解脉冲周期模糊算法[J].电子与信息学报.2008(09).”针对脉冲星导航中脉冲整周期数模糊问题，提出了一种基于正交原理的解脉冲整周期数模糊问题，能减小现有搜索空间解脉冲整周期数模糊算法的计算量，便于工程实现。

4、“谢振华，许录平，倪广仁.基于一维选择线谱的脉冲星辐射脉冲信号辨识[J].物理学报.2008，26(3)：187-195.”为了提高脉冲星辐射脉冲信号辨识效果，利用双谱技术提取了脉冲星累积脉冲轮廓的非线性和非高斯特征，抽取双谱图中具有最强类别可分离度的一维线谱特征向量构成特征模板，获得了比选择双谱更好的辨识效果。

5、“Kai X，Liangdong W C A L.The use of X-ray pulsars for aidingnavigation of satellites in constellations[J].Acta Astronautica.2008，14(2)：1-10.”提出一种利用X射线脉冲星进行星座自主导航方法，能为空间卫星网提供统一的时间基准，有效抑制卫星星座整体漂移现象。

这些研究内容均假设X射线脉冲星辐射信号已经接收并可直接使用，没有考虑X射线脉冲星信号辐射和接收过程的特殊性。由于X射线脉冲星信号十分微弱，而大气又阻挡X射线，地面设施很难捕获到空间X射线脉冲星辐射信号，因此开展X射线脉冲星导航实验及原理验证要在大气以外的地球轨道卫星上进行。但由于X射线脉冲星导航试验研究的专用卫星造价高，涉及的技术广而复杂，因此建立相对廉价、研制方便、信号辐射和探测机制与实际情况相符合的X射线脉冲星模拟系统对X射线脉冲星导航研究具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于半导体激光器的X射线脉冲星导航模拟系统，以建立信号辐射和探测机制与实际情况相符合的X射线脉冲星模拟系统，为导航信号的获取、信号处理、时间同步和导航设计验证提供完整的仿真实验平台。

为实现上述目的，本发明系统包括：

数据模拟单元，用于模拟X射线脉冲星辐射信号数据，并将模拟信号数据通过并行总线送至光子发送单元；

光子发射单元，使用接收的模拟信号数据，通过激光调制器对激光光强进行调制，并将调制后的激光束通过光学天线辐射出去；

光子探测单元，用于接收光子发射单元的激光，滤除背景日光中非激光光谱成分，并对接收的激光进行光子计数，送入导航实验单元；

导航实验单元，用于对光子探测单元的数据进行消噪、脉冲轮廓累计和脉冲到达时间测量处理，并利用时间测量数据进行导航实验。

所述的数据模拟单元，包括：用户接口单元、未传播脉冲星信号生成单元、传播过程模拟单元、坐标时转换单元、卫星轨道生成单元和加噪单元；该用户接口单元，用于接收用户输入的脉冲星号、日期、卫星轨道、信噪比，并送至未传播脉冲星信号生成单元；未传播脉冲星信号生成单元，用于根据用户输入的参数，提取脉冲星和卫星轨道参数库中的脉冲到达时间模型和累积脉冲轮廓模型，生成未传播脉冲星辐射信号，送至传播过程模拟单元；传播过程模拟单元，用于根据未传播脉冲星辐射信号，提取脉冲星及卫星轨道参数库参数生成受天体引力效应影响后的脉冲星辐射信号，送至坐标时转换单元；坐标时转换单元，用于通过调用太阳系属性库参数，将脉冲星辐射信号从SSB坐标时下转换到SCCS坐标时下，并送至卫星轨道生成单元；卫星轨道生成单元，用于通过调用卫星轨道参数库中的轨道参数生成卫星轨道数据，并根据该数据对脉冲星辐射信号调整后，送至加噪单元；加噪单元，用于对脉冲星辐射信号加入X射线背景噪声，探测器震荡噪声和X射线探测器噪声。

所述的光子发送单元，包括：GPS定时接收机、温补晶振、第一FPGA芯片、D/A转换芯和激光调制驱动模块；该FPGA芯片接收数据模拟单元数据、GPS定时接收机的秒脉冲信号和温补晶振时钟信号，经过内部逻辑处理后，通过D/A转换芯片转换后，输入到激光调制驱动模块。

所述的光子探测单元，包括：光学接收天线、光衰减器、带通滤光器、光子检测计数器、GPS定时接收机、温补晶振和第二FPGA芯片；该光学接收天线接收激光光子，通过光衰减器衰减、带通滤光器滤光后，送入光子计数器对光子进行计数，计数结果送入该FPGA芯片，同时该FPGA芯片接收GPS定时接收机和温补晶振的时钟信号对计数结果进行处理，并将处理结果送入导航试验单元。

所述的导航实验单元，包括：用户接口单元、脉冲星信号辨识单元、消噪单元、坐标时修正单元、到达时间测量单元、解模糊单元和导航定位解算单元；用户接口单元，用于接收用户输入的脉冲星号、日期、卫星轨道、信噪比，送至脉冲星信号辨识单元；脉冲星信号辨识单元，用于对接收的脉冲星信号进行辨识并识别出脉冲星后后，送入消噪单元；消噪单元，用于对脉冲星信号进行噪声滤除后，送入坐标时修正单元；坐标时修正单元，用于根据识别结果从脉冲星属性库和太阳系属性参数库中提取参数，完成固有时到太阳系质心坐标时转换；到达时间测量单元，用于对脉冲星信号进行周期叠加，并测量脉冲星辐射脉冲到达时间与到达时间预测模型间的相位差余值，并送至解模糊单元；解模糊单元，用于根据相差余值解算航天器所在轨道位置到SSB的脉冲整周期数，送至导航定位解算单元；导航定位解算单元，用于根据相位差余值和脉冲整周期数通过导航解算和估计方法对航天器位置进行估计。

本发明具有如下优点：

1)本发明采用了信号模型和实测数据互补生成的方法模拟X射线脉冲星辐射信号数据，便于理论数据与实际数据的对比分析；

2)本发明使用调制后的半导体激光器的激光辐射模拟X射线脉冲星辐射，使得物理形式上更接近真实信号；

3)本发明采用光子探测计数器模拟航天器载X射线探测器，二者在光子探测与计数方式上具有一致性；

4)本发明在光子发送和光子接收时，均采用GPS定时接收机和温补晶振配合数字锁相环模拟星载原子钟，以较廉价的方式获得了高精度的时钟；

5)本发明由于采用以ARM和FPGA芯片为系统处理核心，系统的集成度高，性能优良，具有良好的可交互性，便于进行室外实验。

6)本发明在信号辐射和信号探测机制上与实际情况相符合，能为导航信号的获取、信号处理、时间同步和导航设计验证提供完整的仿真实验平台。

附图说明：

图1是本发明的系统结构框图；

图2是本发明系统中的数据模拟单元功能框图；

图3是本发明系统中的光子发射单元功能框图；

图4是是本发明系统中的激光调制驱动器功能框图；

图5是本发明系统中的光子探测单元功能框图；

图6是本发明系统中的FPGA内部逻辑功能框图；

图7是本发明系统中的导航实验单元功能框图。

具体实施方式

参照图1，本发明的X射线脉冲星导航模拟系统包括数据模拟单元、光子发射单元、光子探测单元与导航算法单元。其中，数据模拟单元与光子发射单元双向连接，光子探测单元与导航算法单元单向连接，光子发射单元的激光信号经过大气传播后由探测单元接收。该数据模拟单元模拟X射线脉冲星辐射信号数据通过并行总线送至光子发送单元；光子发射单元接收数据模拟单元的模拟数据，同时生成高稳定的时钟信号，并提供给数据模拟单元，该模拟数据经过缓存和修正转换后，由激光调制驱动器对激光光强进行调制，并将调制后的激光束通过光学天线辐射到大气；光子探测单元从大气中接收光子发射单元的激光，滤除背景目光中非激光光谱成分，并对接收的激光进行光子计数后，送入导航实验单元；导航实验单元接收光子探测单元的计数数据，对这些数据进行消噪、脉冲轮廓累计和脉冲到达时间测量处理，并利用时间测量数据进行导航实验。

参照图2，所述数据模拟单元包括：型号为S3C2440的第一ARM芯片、第一外围和第一Flash存储器。该外围包括键盘、显示器和基于型号为CS8900芯片的以太网接口；用户通过键盘选择脉冲星号、仿真日期、卫星轨道，输入模拟信号噪声比、脉冲星周期跃变、零脉冲、据脉冲发生概率，传至第一处理器ARM，该ARM同时将这些数据回显到显示器；模拟X射线脉冲星数据所需的各种参数和实测数据，包括脉冲星属性、航天器轨道数据、星历数据、太阳系行星数据、X射线探测器实测数据，通过以太网接口输入到第一ARM，并存储于第一Flash存储器。该Flash存储器存储噪声参数库、太阳系行星参数库、卫星轨道参数库和脉冲星属性参数库；噪声参数库存储探测器噪声参数、宇宙X射线背景辐射噪声参数、原子钟震荡噪声参数、脉冲星传播路径噪声参数和卫星轨道噪声参数；太阳系行星参数库包括太阳系行星星历、太阳系行星引力常数、太阳引力常数及时空基准维持参数。该ARM包括：未传播辐射脉冲生成模块、传播过程模拟模块、坐标时转换模块、卫星运动轨道生成、加噪声模块；未传播辐射脉冲生成模块获取用户输入的各种属性参数，从存储模块调入TOA预测模型和标准累计脉冲轮廓模型，生成标准累积脉冲轮廓送入传播过程模拟模块；传播过程模拟模块接收未传播辐射脉冲生成模块生成的标准累积脉冲轮廓数据，从脉冲星属性参数库调入脉冲星方位、距离、速度、星历和太阳、木星等质量参数，并从卫星轨道参数库调入卫星轨道及轨道噪声参数，利用相位演化模型计算脉冲星辐射脉冲到达航天器和SSB的相位差，送至坐标时转换模块；坐标时转换模块根据传播过程模拟模块输出的相位差数据，从航天器轨道参数数据库调入航天器轨道参数、轨道噪声参数和航天器星历，将SSB坐标时下脉冲星辐射脉冲的相位演化模型转换到SCCS下的相位演化模型，并送至卫星轨道生成模块；卫星轨道生成模块根据SCCS下的相位演化模型生成用于激光调制的数据，并对每个采样点加上时间标记，送至加噪模块；加噪模块从噪声参数库调入噪声参数库存储探测器噪声参数、宇宙X射线背景辐射噪声参数、原子钟震荡噪声参数、脉冲星辐射传播路径噪声参数和卫星轨道噪声参数分别生成探测器噪声、宇宙X射线背景辐射噪声、原子钟震荡噪声、脉冲星辐射传播路径噪声和卫星轨道噪声，并加入到卫星轨道生成模块输出的数据中，发送至光子发射单元。

参照图3，所述的光子发送单元包括：第一GPS定时接收机、第一高温补晶振、第一FPGA芯片、D/A转换芯和激光调制驱动模块；该FPGA芯片内部逻辑包括数字锁相环DPLL模块、时钟分配模块、FIFO模块和激光调制器非线性补偿模块；该GPS定时接收机输出高稳定的1pps脉冲，与短时稳定性较好的第一温补晶振的输出时钟信号一起送入DPLL模块综合，得到高精度、高稳定性的时钟信号送至时钟分配模块；时钟分配模块按需求将该时钟信号分配给FIFO模块、D/A转换芯片和非线性补偿模块；FIFO模块在时钟驱动下接收数据模拟单元的数据，缓冲后送入非线性补偿模块；非线性补偿模块根据激光调制驱动的非线性特性对数据进行补偿，并根据数据中的时间标记所标记的时刻，将补偿后的数据送入D/A模块；D/A模块对数据转换后送至激光调制驱动模块。

参照图4，所述的激光调制驱动模块包括：功放电路、驱动电路、半导体激光器、发射天线、稳压电路和保护电路；D/A模块的模拟信号经功放电路放大，送至驱动电路；驱动电路将来自功放的信号转换为直接驱动半导体激光器的电流信号对半导体激光器进行光强调制；半导体激光器功率使用波长850nm、功率100mW的红光半导体激光器，经电流调制后，送入发射天线，形成激光束，以一定发射角发射入大气，经过大气通道后，送入光子探测单元；稳压电路经激光器保护电路后为半导体激光器提供稳压电源。

参照图5，所述的光子探测单元包括：接收光学天线、光衰减器、带通滤光器、光子探测计数器、第二FPGA芯片、第二GPS定时接收机和第二温补晶振；光子发射单元发射的激光由该接收光学天线接收，经过衰减器衰减、滤光器滤光后，送至光子探测计数器；光子探测计数器检测光子并对光子进行计数，计数数据送入FPGA芯片；该FPGA芯片同时接收光子探测计数器计数数据、该GPS定时接收机信号和该温补晶振的信号，对该计数数据使用FPG芯片内部逻辑处理后，送至导航实验单元。

参照图6，所述的FPGA芯片内部逻辑包括：DPLL模块、时间保持模块、光子数统计模块、FIFO模块、TOA预测模块；该DPLL模块使用来自第二GPS定时接收机和第二温补晶振信号，综合得到高稳定的时钟信号，提供给时间保持模块、光子数统计模块和FIFO模块；该时间保持模块保持本地时间和SSB坐标时，并分别提供给FIFO模块和TOA预测模块；该TOA预测模块使用时间保持模块的提供的SSB坐标时，利用相位演化模型预测脉冲星辐射脉冲到达时间；该FIFO模块接收光子数统计模块和TOA预测模块的数据，并利用时间保持模块提供的时间，将这些数据标上时间标记，送入导航实验单元。

参照图7，所述数据模拟单元硬件包括：第二ARM芯片、第二Flash存储器及第二外围。该外围包括键盘、显示器和型号为CS8900芯片的以太网接口；用户通过键盘选择脉冲星号、仿真日期、卫星轨道，输入模拟信号噪声比、脉冲星周期跃变、零脉冲、据脉冲发生概率，传至第二ARM，该ARM同时将这些数据回显到显示器；模拟X射线脉冲星数据所需的各种参数和实测数据，包括脉冲星属性、航天器轨道数据、星历数据、太阳系行星数据、X射线探测器实测数据，通过以太网接口输入到第二ARM，并存储于第二Flash存储器。该第二Flash存储器存储噪声参数库、太阳系行星参数库、卫星轨道参数库和脉冲星属性参数库；噪声参数库存储探测器噪声参数、宇宙X射线背景辐射噪声参数、原子钟震荡噪声参数、脉冲星传播路径噪声参数和卫星轨道噪声参数；太阳系行星参数库包括太阳系行星星历、太阳系行星引力常数、太阳引力常数及时空基准维持参数。该第二ARM包括：脉冲星信号辨识模块、消噪模块、坐标时调整模块、TOA测量模块、解模糊模块和导航定位解算模块；脉冲星信号辨识模块接收来自光子探测单元的数据，利用该数据辨识出脉冲星，并从脉冲星属性参数库中提取该脉冲星特征周期，然后对该数据按周期叠加，形成累积脉冲轮廓，送至消噪模块；消噪模块从噪声参数数据库中提取噪声参数，对累积脉冲轮廓消噪后，送至TOA测量模块；TOA测量模块利用累积脉冲轮廓和TOA预测模型比对得到航天器相对于SSB时间差余值，送至坐标时调整模块；坐标时调整模块从太阳系行星参数库调用太阳系行星星历、太阳系行星引力常数和太阳引力常数，对该脉冲星辐射脉冲TOA进行相对于SSB坐标时的粗略修正后，送至解模糊模块；解模糊模块从太阳系行星参数库调用太阳系行星星历、太阳系行星引力常数和太阳引力常数解算航天器相对于SSB的脉冲整周期数，送至导航定位解算模块；导航定位解算模块，解算出航天器轨道位置后，同从卫星轨道参数库提取轨道状态，计算理论轨道位置；理论轨道位置和解算轨道位置通过网口送至上位机，同时显示在用户界面上。

本发明可以模拟X射线脉冲星的导航系统中包括星载嵌入式计算机平台在内的大部分技术，也可以作为脉冲星导航系统中新理论、新算法的验证平台，同时本发明也可以与其它半物理仿真系统结合，用于组合导航系统的仿真研究。

上述给出了本发明的一个具体实施例，ARM和FPGA构建的嵌入式处理器也可以使用其它具有类似功能的处理器实现，如DSP；红光激光器也可以使用其它波长激光器代替，如绿光激光器；本领域研究人员可以根据实际条件选择合适的器件。

本说明未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1、一种基于半导体激光器的X射线脉冲星导航嵌入式模拟系统，包括：

数据模拟单元，用于模拟X射线脉冲星辐射信号数据，并将模拟信号数据通过并行总线送至光子发送单元；

光子发射单元，使用接收的模拟信号数据，通过激光调制器对激光光强进行调制，并将调制后的激光束通过光学天线辐射出去；

光子探测单元，用于接收光子发射单元的激光，滤除背景日光中非激光光谱成分，并对接收的激光进行光子计数，送入导航实验单元；

导航实验单元，用于对光子探测单元的数据进行消噪、脉冲轮廓累计和脉冲到达时间测量处理，并利用时间测量数据进行导航实验。

2.根据权利要求1所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：所述的数据模拟单元，包括：

用户接口单元，用于接收用户输入的脉冲星号、日期、卫星轨道、信噪比；

未传播脉冲星信号生成单元，用于通过提取脉冲星和卫星轨道参数库中的脉冲到达时间模型和累积脉冲轮廓模型，生成未传播脉冲星辐射信号；

传播过程模拟单元，用于通过接收未传播脉冲星辐射信号并提取脉冲星及卫星轨道参数库参数生成受天体引力效应影响后的脉冲星辐射信号；

坐标时转换单元，用于通过调用太阳系属性库参数将SSB坐标时转换到SCCS坐标时；

卫星轨道生成单元，用于通过调用卫星轨道参数库中的轨道参数生成卫星轨道数据；

加噪单元，用于对模拟的脉冲星辐射信号加入X射线背景噪声，探测器震荡噪声和X射线探测器噪声；

所述的用户接口单元与未传播脉冲星信号生成单元通过外部总线连接，未传播脉冲星信号生成单元、传播过程模拟单元、坐标时转换单元、卫星轨道生成单元和加噪单元通过内部总线依次连接。

3.根据权利要求1所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：所述的光子发送单元，包括：第一GPS定时接收机、第一温补晶振、第一FPGA芯片、D/A转换芯和激光调制驱动模块；该FPGA芯片接收数据模拟单元数据、GPS定时接收机的秒脉冲信号和温补晶振时钟信号，经过内部逻辑处理、D/A转换芯片转换后，输入到激光调制驱动模块。

4.根据权利要求3所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：第一FPGA芯片内设有：数字锁相环DPLL模块、时钟分配模块、FIFO模块和激光调制器非线性补偿模块，其中DPLL模块接收GPS定时接收机和温补晶振的时钟信号进行频率综合形成高稳定、高精度的时钟信号，并通过时钟分配模块分配给D/A转换芯片、FIFO模块和非线性补偿模块；该FIFO模块用于缓存接收的数据，该数据通过非线性补偿模块修正后，送入D/A转换成模拟信号，并送入激光调制器。

5.根据权利要求3所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：激光调制驱动模块包括功放电路、驱动电路、半导体激光器、光学发送天线、稳压电路和保护电路；功放电路将D/A输出信号放大，放大后信号经驱动电路驱动激光器发射激光束，激光束经过光学发射天线发射。

6.根据权利要求1所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：所述的光子探测单元，包括光学接收天线、光衰减器、带通滤光器、光子检测计数器、第二GPS定时接收机、第二温补晶振和第二FPGA芯片；该光学接收天线接收激光光子，通过光衰减器衰减、带通滤光器滤光后，送入光子计数器对光子进行计数，计数结果送入该FPGA芯片，同时该FPGA芯片接收该GPS定时接收机和改温补晶振的时钟信号对计数结果进行处理，并将处理结果送入导航试验单元。

7.根据权利要求6所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：第二FPGA芯片内部设有：数字锁相环DPLL模块、时间保持模块、光子数统计模块、FIFO模块和到达时间预测模块；该DPLL模块接收GPS定时接收机和温补晶振的信号进行频率综合形成时钟信号分别送入到时间保持模块、光子计数模块、FIFO模块和到达时间预测模块；该光子计数模块对光子探测器的计数数据进行统计；该到达时间预测模块生成SSB坐标时下的累积脉冲轮廓数据；该时间保持模块保持太阳系质心坐标时；光子计数模块、到达时间预测模块和时间保持模块的数据均采用分时方式送入FIFO模块缓存后，输入到导航实验单元。

8.根据权利要求1所述的嵌入式模拟系统，其特征在于：导航实验单元包括：

用户接口单元，用于接收用户输入的脉冲星号、日期、卫星轨道、信噪比；

脉冲星信号辨识单元，用于对接收的脉冲星信号进行辨识并识别出脉冲星；

消噪单元，用于对接收的脉冲星信号进行噪声滤除；

坐标时修正单元，用于根据识别结果从脉冲星属性库和太阳系属性参数库中提取参数，完成固有时到太阳系质心坐标时转换；

到达时间测量单元，用于对脉冲星信号进行周期叠加，并测量脉冲星辐射脉冲到达时间与到达时间预测模型间的相位差余值；

解模糊单元，用于解算航天器所在轨道位置到SSB的脉冲整周期数；

导航定位解算单元，用于通过导航解算和估计方法对航天器位置进行估计；

所述用户接口单元与脉冲星信号辨识单元通过外部总线连接，脉冲星信号辨识单元、坐标时修正单元、消噪单元、TOA测量单元、解模糊单元和导航定位解算单元通过内部总线依次连接。

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