CN103674020A - 一种基于x射线脉冲星的星座定向仿真系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统及方法，其特征在于包括：基于X射线的星座定向方法利用星间链路或者X射线脉冲星信号在卫星间传播光行时差测量星间相对距离，获取星座内卫星基线之间的夹角，同时星载X射线探测器配合准直器提取脉冲星辐射方向矢量，并计算该矢量与卫星基线之间的夹角，进而计算该矢量与星座平面之间的夹角，星载计算机再利用多颗脉冲星辐射方向矢量与星座平面的夹角，测定地球轨道编队卫星或星座的整体旋转和漂移并修正；基于X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统包括：信号模拟单元，时间保持单元、调制单元、可控光时延单元、光学发送单元、光学接收单元、光子探测单元和定向模拟单元；可以仿真模拟X射线脉冲星定向中从信号产生、传输、采集、处理和定向算法的实现。

Description

一种基于X射线脉冲星的星座定向仿真系统及方法

技术领域

本发明属于导航技术领域，特别涉及一种基于X射线脉冲星的星座定向仿真系统及方法，该方法用于为地球或其它近天体的轨道星座或编队卫星提供定向服务，该仿真模拟系统为该方法提供地面仿真模拟和演示验证平台。

背景技术

X射线脉冲星导航能够为从近地轨道、深空直至星际空间的航天器提供高精度的位置、速度、姿态以及定时服务，近年来已逐渐成为国际国内研究的热点领域。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。

目前，由于系统认知和技术水平的限制，还没有出现实用的X射线脉冲星导航系统。脉冲星导航技术仍处在空间实验验证和应用方法研究上。通常意义上的X射线脉冲星导航通过测量同一脉冲到达航天器和到达SSB的时间差来计算航天器在该脉冲星方向相对于SSB的位移，再结合多颗脉冲星方向上的位移即可确定航天器在SSB坐标系下航天器位置。本说明书中将这种利用光行时的导航方式称之为基于计时观测的脉冲星导航方法。基于计时观测的脉冲星导航方法具有多种优越的导航特性包括：(1)自主导航能力增强；(2)从近地轨道、深空至星际空间飞行的持续导航能力；(3)提供良好的外部时间频率基准；(4)有利于减少维护成本和提高抗干扰能力。

但是该方法也有许多不足之处：(1)X射线脉冲星信号极其微弱，为了捕获足够多的光子信号必须增加探测器面积，从而增加了成本和总负载；(2)导航精度受诸多因素的限制，如相对论修正精度、脉冲星计时模型精度、位相测量精度等等，导致精度较差；(3)由于成本和精度的限制导致这种导航方式在轨道卫星导航中没有明显的应用优势。这些不足导致X射线脉冲星导航的在轨应用受限，而另一方面X射线脉冲星的许多固有属性没有得到充分利用，比如精确的辐射方向矢量，也可以作为脉冲星导航系统中的信源。因此挖掘X射线脉冲星潜在的导航能力，扩展其导航模式，丰富其导航理论，十分有利于推动其实用化进程，丰富其应用领域。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于：为了深入挖掘X射线脉冲星的导航能力，提升X射线脉冲星导航精度，扩展其导航应用，丰富其导航理论，提供了一种基于X射线脉冲星的星座定向方法及其仿真模拟系统，该方法能用于地球或其它近天体的轨道星座或编队卫星定向，该仿真模拟系统为该方法提供地面仿真模拟和演示验证平台。

为实现上述目的，本发明的实现方法和技术解决方案为：一种基于X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统及方法，其特征在于包括：基于X射线的星座定向方法利用星间链路或者X射线脉冲星信号在卫星间传播光行时差测量星间相对距离，获取星座内卫星基线之间的夹角，同时星载X射线探测器配合准直器提取脉冲星辐射方向矢量，并计算该矢量与卫星基线之间的夹角，进而计算该矢量与星座平面之间的夹角，星载计算机再利用多颗脉冲星辐射方向矢量与星座平面的夹角，测定星座的整体旋转和漂移并修正；基于X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统包括：信号模拟单元，时间保持单元、调制单元、可控光时延单元、光学发送单元、光学接收单元、光子探测单元和定向模拟单元；信号模拟单元调用太阳行星参数库、脉冲星特征参数库和星座轨道参数数据库中参数数据完成脉冲星信号特征重建，并具有轨道调制特性的脉冲星信号；该信号送入时间保持单元，被赋予精确历元，送至调制单元；调制单元与可控光时延单元配合，生成具有实际脉冲星信号物理表现的光子流；光子流通过光学发送单元送至光学接收单元，并由光子探测与计数单元记录光子到达时间，形成光子计数序列，送至星座定向模拟单元，经过姿态滤波后提取信号完好时段数据，利用调用太阳行星参数库、脉冲星特征参数库、星座轨道参数和导航算法数据库中参数数据完成脉冲星信号特征恢复和重建，进而利用基于X射线脉冲星的星座定向方法完成星座定向。

所述的基于X射线的星座定向方法也能够结合X射线脉冲星到达时间，用于确定绝对时空基准。

所述的X射线脉冲星信号在卫星间传播光行时为同一脉冲星辐射脉冲分别到达两颗卫星的时间差，该时间差等于光速经过星间基线在脉冲星辐射方向投影距离所需要的时间。

所述的基于X射线脉冲星信号卫星间传播光行时的相对距离测量方法为：利用4颗X射线脉冲星数据可确定卫星的相对位置S

cosα₁·cosβ₁·x+cosα₁·sinβ₁·y+sinα₁·z+r＝C·ΔT₁

cosα₂·cosβ₂·x+cosα₂·sinβ₂·y+sinα₂·z+r＝C·ΔT₂

(1)

cosα₃·cosβ₃·x+cosα₃·sinβ₃·y+sinα₃·z+r＝C·ΔT₃

cosα₄·cosβ₄·x+cosα₄·sinβ₄·y+sinα₄·z+r＝C·ΔT₄

式中α_iβ_i分别为第i颗脉冲星辐射方向矢量与卫星基线的夹角x，y，z为两颗卫星间的相对位置坐标，r即为L_SO，

由式(6)可以计算出S(x，y，z)。

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ r\end{array}\right]=A^{-1}\·\left[\begin{array}{c}C\·\mathrm{\Δ}{T}_1\\ C\·\mathrm{\Δ}{T}_2\\ C\·\mathrm{\Δ}{T}_3\\ C\·\mathrm{\Δ}{T}_4\end{array}\right]---\left(2\right)$

式中， $A=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1& \cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\β}}_1& \sin {\mathrm{\α}}_1& 1\\ \cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\β}}_2& \cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\β}}_2& \sin {\mathrm{\α}}_2& 1\\ \cos {\mathrm{\α}}_3\cos {\mathrm{\β}}_3& \cos {\mathrm{\α}}_3\sin {\mathrm{\β}}_3& \sin {\mathrm{\α}}_3& 1\\ \cos {\mathrm{\α}}_4\cos {\mathrm{\β}}_4& \cos {\mathrm{\α}}_4\sin {\mathrm{\β}}_4& \sin {\mathrm{\α}}_4& 1\end{array}\right]$

所述的星座内卫星之间的夹角的测量方法为：首先利用星间链路或脉冲星信号的星间传播光行时测量星座内三颗卫星的基线长度，后利用余弦定理计算基线夹角。

所述的脉冲星辐射方向矢量和星座内卫星基线之间的夹角的测量方法为：脉冲星信号星间传播光行时与星间基线长度的关系为θ＝arccos(l/d)，其中d为基线长度，l为脉冲星信号光行时。

所述的星座平面为星座中任意3颗卫星所构成的平面。

所述的卫星基线为星座中两颗卫星之间连线。

所述的信号模拟单元由一台计算机构成，包括了太阳系行星参数库、脉冲星特征参数库和星座轨道数据库；信号模拟单元计算机调用各个数据库的数据，利用脉冲星信号相位演化模型和信号生成方法重建脉冲星信号特征，形成具有轨道调制特性的脉冲星信号。

所述的信号生成方法为：首先建立计算机内虚拟历元和基于该历元的脉冲星信号相位演化模型，从而建立基于太阳系质心的脉冲到达时间模型，再调用太阳系行星星历数据库，计算太阳系质心到地球质心的光行时，并做时间转换，得到基于地球质心脉冲到达时间，然后调用星座轨道数据库，将该到达时进一步转换到卫星处，得到脉冲星信号到达卫星的光子序列，该光子序列即为模拟生成的信号。

所述的重建脉冲星信号特征，除了轮廓、周期外，还包括脉冲星在天球坐标中的位置、脉冲星流量强度、背景噪声辐射强度、周期变化率等参数。

所述的轨道调制特性是指模拟生成的脉冲星信号的到达时间包括了卫星轨道位置变化引起的到达时变化。

所述的时间保持单元由GPS和高稳定温补晶振构成。

所述的调制单元包括调制与驱动部分和可见光源，该调制单元的主要作用是利用信号模拟单元生成的模拟信号，调制驱动可见光源形成物理表现形式与实际X射线脉冲星一致的光子流。

所述的可见光源可以是激光二极管。

所述的可控光时延单元可以使用光时延器件，或者在调制单元中使用存储器通过缓存数据的方法实现。

所述的光学发送单元主要由衰减片和光学天线构成，用于调节发射光束的发散角和强度。

所述的光学接收单元有光学准直器、衰减片、滤光片和支撑万向架构成。

所述的光子探测与计数单元包括光子计数器、GPS定时接收机和高稳定度温补晶振。

所述的星座定向模拟单元主要完成星座定向算法。

附图说明

图1为本发明的基于X射线脉冲星的星座定向仿真系统组成图；

图2为本发明的基于X射线脉冲星的星座定向方法中脉冲星辐射方向矢量、星座基线和卫星构成的平面之间的关系。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统包括：信号模拟单元1，时间保持单元2、调制单元3、可控光时延单元4、光学发送单元5、光学接收单元6、光子探测单元7和星座定向模拟单元8。

在图1中的信号模拟单元1由一台计算机构成，包括太阳行星参数库、脉冲星特征参数库、星座轨道参数数据库以及姿态模拟模块；计算机调用太阳行星参数库、脉冲星特征参数库和星座轨道参数数据库中参数数据完成脉冲星信号特征重建，并生成具有轨道调制特性的脉冲星信号，所述的轨道调制特性是指所生成的脉冲星信号不是基于太阳系惯性坐标系中心，而是指到达星载X射线探测器的光子信号序列，由于卫星轨道通常都相对于太阳系惯性坐标系中心运动，因此相对于建立在太阳系质心的脉冲星信号相位演化模型而言，所生成的信号随着卫星轨道运动其相位也会不同，表现为轨道运动状态调制于信号相位上。除了信号相位受到卫星轨道位置影响外，模拟生成的信号的强度应该还受到探测器指向的影响，或者说受到姿态调制，该特性由姿态模拟模块完成。姿态控制模块模拟在地球惯性坐标系中的姿态，以及该姿态下探测器指向与脉冲星辐射矢量之间的位置关系，从而控制输出信号的强度。最后生成的脉冲星信号赋予虚拟时间系统的时标，通过USB、网络或者PCI总线以数字形式送至时间保持单元。

在图1中，时间保持单元包括高稳定温补晶振和高精度定时模块构成，该高精度定时模块可以是原子钟或高精度GPS定时接收机；时间保持单元并不提供时间历元而只提供时间尺度，它接收来自信号模拟单元的数值信号，提取信号中的初始历元和相对于该初始历元的中间信号的时标信号，并在时标所指定的相对历元，将数据送至调制单元。

在图1中，调制单元3包括调制与驱动模块和可见光源模块，调制与驱动模块将来自时间保持单元的数据经过DA转换生成模拟信号，再经过功放生成强度随数据变化而精确变化的电流信号用于驱动可见光源。可见光源可以使用便于调制的任意光源，如激光二极管、激光器、LED等，相比而言激光二极管具有非常优良的可调制特性和单色性，因此在背景抑制与信道建模方面较为便利。

在图1中，可控光时延单元可以由可控光时延器件构成，或者使用物理存储芯片缓存位于调制与驱动部分的输入数据获得。相比而言后者具有成本较低、实现灵活、容易控制的特点，具体实施中可以采用FIFO芯片，通过控制缓存的数据深度控制与该数据对应的光子流发送的时间达到控制光时延的目的。

在图1中，光学发送单元5主要由光学发送天线和光衰减器构成，光学发送天线可以是一组透镜，可以控制光束发送的方向和发散角，发散角和光衰减器主要目的是控制光子流量强度。

在图1中的，光学接收单元6包括光学准直天线、滤光片、衰减片和支撑万向架；准直天线用于模拟X射线探测器上的准直器，准直器的主要作用是用于滤除背景噪声，同时能够通过测量通过准直器的流量强度测量脉冲星信号的辐射方向矢量；滤光片用于滤除背景噪声，衰减片用于将较强的光子流信号深度衰减，使后端的光子探测与计数单元接收强度适中的光子序列；支撑万向架可以是云台或实际的星载万向支架，用于控制光学准直天线指向信源。

在图1中的，光子探测与计数单元7包括光子探测器、光子计数模块、高稳定温补晶振、高精度定时模块；其中光子探测器波段覆盖调制单元3中的可见光源的光谱；高精度定时模块采用高精度GPS定时接收机，与高稳定温补晶振通过数字锁相综合，得到高精度的时钟脉冲用于支持光子计数模块完成高精度光子到达时间记录，并完成与时间保持单元2的时间同步。光子探测与计数单元7形成的光子序列送入星座定向模拟单元8。

在图1中的，星座定向模拟单元8由一台计算机构成，包括太阳行星参数库、脉冲星特征参数库、星座轨道参数、导航算法数据库和姿态滤波模块；来自光子探测与计数单元的光子序列，经过姿态滤波后提取信号完好时段数据，该信号完好时段的意思是指光学接收单元6中的光学准直天线与信源光发射矢量误差在允许范围内的时段；计算机使用完好时段数据，调用太阳行星参数库、脉冲星特征参数库、星座轨道参数和导航算法数据库中参数数据完成脉冲星信号特征恢复和重建，进而利用基于X射线脉冲星的星座定向方法完成星座定向。所述的基于X射线脉冲星的星座定向方法的实验原理图如图2所示。

图2给出了本发明的基于X射线脉冲星的星座定向方法中脉冲星辐射方向矢量、星座基线和卫星构成的平面之间的关系。图中，卫星A、卫星B和卫星O为卫星星座中任意三颗卫星，以卫星O为参考卫星。

为脉冲星辐射方向矢量，从A点做

的垂线，得到点P，以P点做AO和BO的垂线，交点分别为Q和K，长度分别为m和f，QO和KO的长度分别为d和c；从P点做平面AOB的垂线，交点为G，垂线长度为h，令GQ和、GK和GO的长度分别为a、b和e。令∠POK为β，∠POQ为α，∠QOK为ω，∠POG为η，角α和β在AOB平面上的投影分别为α′和β′，且有ω＝α′+β′。基于X射线脉冲星的星座定向的目的就是利用脉冲星辐射信号星间传播光行时和星间伪距测量夹角η。利用星间链路进行伪距测量可得AO，AB，OB的基线长度，利用余弦定理得到

$\cos \mathrm{\ω}=\frac{({\mathrm{AO}}^2+{\mathrm{OB}}^2-{\mathrm{AB}}^2)}{2\·\mathrm{AO}\·\mathrm{BO}};---\left(3\right)$

进而得到ω＝arccosω。利用图2中的几何关系，计算得到

${\mathrm{\β}}^{\′}=\arctan \left(\frac{\sin \mathrm{\α}\·\tan \mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\β}\·\tan \mathrm{\α}\·\cos \mathrm{\ω}}{\sin \mathrm{\β}\·\tan \mathrm{\α}\·\sin \mathrm{\ω}}\right)---\left(4\right)$

由于ω＝α′+β′，有

α′＝ω-β′    (5)

式(4)中，α和β的求解方法为利用X射线脉冲星信号星间传播时延计算基线在脉冲星辐射方向上的投影，利用该投影和对应基线的比就为基线和脉冲星辐射方向矢量的夹角。以α角为例，其对应的基线为AO，AO在

上的投影长度为l，其中l＝C·TDOA，TDOA为脉冲星信号星间传播时延，C为光速。

所述的星间伪距的另一种测量方法为利用基于X射线脉冲星信号卫星间传播光行时确定，实施方法为：利用4颗X射线脉冲星数据可确定卫星的相对位置S

cosα₁·cosβ₁·x+cosα₁·sinβ₁·y+sinα₁·z+r＝C·ΔT₁

cosα₂·cosβ₂·x+cosα₂·sinβ₂·y+sinα₂·z+r＝C·ΔT₂

(6)

cosα₃·cosβ₃·x+cosα₃·sinβ₃·y+sinα₃·z+r＝C·ΔT₃

cosα₄·cosβ₄·x+cosα₄·sinβ₄·y+sinα₄·z+r＝C·ΔT₄

式中α_iβ_i分别为第i颗脉冲星辐射方向矢量与卫星基线的夹角x，y，z为两颗卫星间的相对位置坐标，r即为L_SO，

由式(6)可以计算出S(x，y，z)。

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ r\end{array}\right]=A^{-1}\·\left[\begin{array}{c}C\·\mathrm{\Δ}{T}_1\\ C\·\mathrm{\Δ}{T}_2\\ C\·\mathrm{\Δ}{T}_3\\ C\·\mathrm{\Δ}{T}_4\end{array}\right]---\left(7\right)$

式中， $A=\left[\begin{array}{cccc}\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\β}}_1& \cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\β}}_1& \sin {\mathrm{\α}}_1& 1\\ \cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\β}}_2& \cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\β}}_2& \sin {\mathrm{\α}}_2& 1\\ \cos {\mathrm{\α}}_3\cos {\mathrm{\β}}_3& \cos {\mathrm{\α}}_3\sin {\mathrm{\β}}_3& \sin {\mathrm{\α}}_3& 1\\ \cos {\mathrm{\α}}_4\cos {\mathrm{\β}}_4& \cos {\mathrm{\α}}_4\sin {\mathrm{\β}}_4& \sin {\mathrm{\α}}_4& 1\end{array}\right]$

本发明给出了所发明的基于X射线脉冲星的星座定向仿真系统的一个实施例，并以三颗卫星组成的星座为例阐述了本发明的基于X射线脉冲星的星座定向方法。本法可以用于导航卫星星座、编队卫星的定向，也可以用于其它近地飞行星座的定向，仅需要将时间和坐标系统转换到目标惯性系下。

上述内容只是本发明借以阐述的实施例，本领域专业人员在不背离本发明权利要求范围和主旨的前提下可以实现多种显而易见的改进。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X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统及方法，其特征在于包括：基于X射线的星座定向方法利用星间链路或者X射线脉冲星信号在卫星间传播光行时差测量星间相对距离，获取星座内卫星基线之间的夹角，同时星载X射线探测器配合准直器提取脉冲星辐射方向矢量，并计算该矢量与卫星基线之间的夹角，进而计算该矢量与星座平面之间的夹角，星载计算机再利用多颗脉冲星辐射方向矢量与星座平面的夹角，测定星座的整体旋转和漂移并修正；基于X射线脉冲星的星座定向仿真模拟系统包括：信号模拟单元，时间保持单元、调制单元、可控光时延单元、光学发送单元、光学接收单元、光子探测单元和定向模拟单元；信号模拟单元调用太阳行星参数库、脉冲星特征参数库和星座轨道参数数据库中参数数据完成脉冲星信号特征重建，并具有轨道调制特性的脉冲星信号；该信号送入时间保持单元，被赋予精确历元，送至调制单元；调制单元与可控光时延单元配合，生成具有实际脉冲星信号物理表现的光子流；光子流通过光学发送单元送至光学接收单元，并由光子探测与计数单元记录光子到达时间，形成光子计数序列，送至星座定向模拟单元，经过姿态滤波后提取信号完好时段数据，调用太阳行星参数库、脉冲星特征参数库、星座轨道参数和导航算法数据库中参数数据完成脉冲星信号特征恢复和重建，进而利用基于X射线脉冲星的星座定向方法完成星座定向。

2.根据权利要求1，所述的基于X射线的星座定向方法也能够结合X射线脉冲星到达时间，用于确定绝对时空基准；所述的X射线脉冲星信号在卫星间传播光行时为同一脉冲星辐射脉冲分别到达两颗卫星的时间差，该时间差等于光速经过星间基线在脉冲星辐射方向投影距离所需要的时间；所述的基于X射线脉冲星信号卫星间传播光行时的相对距离测量方法为：利用4颗X射线脉冲星数据可确定卫星的相对位置S

cosα₁·cosβ₁·x+cosα₁·sinβ₁·y+sinα₁·z+r＝C·ΔT₁

cosα₂·cosβ₂·x+cosα₂·sinβ₂·y+sinα₂·z+r＝C·ΔT₂

(1)

cosα₃·cosβ₃·x+cosα₃·sinβ₃·y+sinα₃·z+r＝C·ΔT₃

cosα₄·cosβ₄·x+cosα₄·sinβ₄·y+sinα₄·z+r＝C·ΔT₄

式中α_iβ_i分别为第i颗脉冲星辐射方向矢量与卫星基线的夹角x，y，z为两颗卫星间 的相对位置坐标，r即为L_SO， 由式(1)可以计算出S(x，y，z)。

式中，

。

3.根据权利要求1，所述的星座内卫星之间的夹角的测量方法为：首先利用星间链路或脉冲星信号的星间传播光行时测量星座内三颗卫星的基线长度，然后利用余弦定理计算基线夹角；所述的脉冲星辐射方向矢量和星座内卫星基线之间的夹角的测量方法为：脉冲星信号星间传播光行时与星间基线长度的关系为θ＝arccos(l/d)，其中d为基线长度，l为脉冲星信号光行时；所述的星座平面为星座中任意3颗卫星所构成的平面；所述的卫星基线为星座中两颗卫星之间连线；所述的信号模拟单元由一台计算机构成，包括了太阳系行星参数库、脉冲星特征参数库和星座轨道数据库；信号模拟单元计算机调用各个数据库的数据，利用脉冲星信号相位演化模型和信号生成方法重建脉冲星信号特征，形成具有轨道调制特性的脉冲星信号。

4.根据权利要求3，所述的信号生成方法为：首先建立计算机内虚拟历元和基于该历元的脉冲星信号相位演化模型，从而建立基于太阳系质心的脉冲到达时间模型，再调用太阳系行星星历数据库，计算太阳系质心到地球质心的光行时，并做时间转换，得到基于地球质心脉冲到达时间，然后调用星座轨道数据库，将该到达时进一步转换到卫星处，得到脉冲星信号到达卫星的光子序列，该光子序列即为模拟生成的信号。

5.根据权利要求1和权利要求3，所述的重建脉冲星信号特征，除了轮廓、周期外，还包括脉冲星在天球坐标中的位置、脉冲星流量强度、背景噪声辐射强度、周期变化率等参数。 

6.根据权利要求1，所述的轨道调制特性是指模拟生成的脉冲星信号的到达时间包括了卫星轨道位置变化引起的到达时变化；所述的时间保持单元由GPS和高稳定温补晶振构成；所述的调制单元包括调制与驱动部分和可见光源，该调制单元的主要作用是利用信号模拟单元生成的模拟信号，调制驱动可见光源形成物理表现形式与实际X射线脉冲星一致的光子流。

7.根据权利要求1和权利要求6，所述的可见光源可以是激光二极管。

8.根据权利要求1，所述的可控光时延单元可以使用光时延器件，或者在调制单元中使用存储器通过缓存数据的方法实现；所述的光学发送单元主要由衰减片和光学天线构成，用于调节发射光束的发散角和强度；所述的光学接收单元有光学准直器、衰减片、滤光片和支撑万向架构成；所述的光子探测与计数单元包括光子计数器、GPS定时接收机和高稳定度温补晶振；所述的星座定向模拟单元主要完成星座定向算法。 

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