美國《航空周刊》網(wǎng)站2015年11月9日刊文稱,天文導(dǎo)航在航空興起的早期是一種主要的導(dǎo)航方式,由于其能夠避免外界的干擾,目前仍在核轟炸機上使用。目前,歐洲正在開展利用脈沖星進行飛機導(dǎo)航的可行性研究,這種方式可以不依賴于地面和空間的基礎(chǔ)設(shè)施進行導(dǎo)航。
該項目名為“脈沖星飛機(PulsarPlane)”,是歐盟在第七框架計劃下資助的研究項目,主要研究利用脈沖星信號進行實時導(dǎo)航和計時的研究,以克服全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的缺陷并降低本世紀下半葉航空運營成本。
脈沖星飛機項目2013年9月啟動,今年2月底結(jié)束,歐盟投資約60萬歐元,研究團隊組成包括荷蘭宇航院以及來自荷蘭、芬蘭、葡萄牙和保加利亞的大學。
脈沖星是高速旋轉(zhuǎn)的中子星,它能夠以1.4毫秒至5秒的時間間隔向外發(fā)射穩(wěn)定、快速、具有特定形狀的電磁脈沖。脈沖星在地球的任何位置都可以看到,并且具備很寬的頻率范圍。
Pulsars可以在需要最少基礎(chǔ)設(shè)施的情況下為飛機提供導(dǎo)航
使用脈沖星作為導(dǎo)航源的挑戰(zhàn)主要是如何探測相當微弱、分散和散射的電磁脈沖信號。因此,需要大型射電望遠鏡探測和標定新的脈沖星,使用較小的天線追蹤已知的脈沖星。
本項目開展脈沖星導(dǎo)航研究的初衷主要是因為利用脈沖星導(dǎo)航無需建立地面和空中的基礎(chǔ)設(shè)施,信號可以全覆蓋并且是寬頻的,任何時候都有很多的信號源,使得外界對導(dǎo)航實施干擾和電子欺騙變得困難。
本項目需要解決的主要問題包括,在飛機上安裝大型天線;對于可接受的探測時間找到最小的天線尺寸(天線尺寸越小,信號獲取時間越長);設(shè)計脈沖信號接收器和信號處理算法;提供大規(guī)模機上信號處理能力。
與GPS導(dǎo)航不同,脈沖星的精確位置無需知曉,但脈沖星以很高的速度相對地球運動。導(dǎo)航系統(tǒng)將利用脈沖到達的時間,接收來自三顆脈沖星的信號以確定自己的三維坐標,同時還使用一個額外的信號消除不確定性,以及另外一個信號進行時間修正。
飛機上安裝的脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)將在機頭位置安裝一個接收脈沖信號的相控陣天線,機尾位置安裝一個接收來自地面的由射電望遠鏡搜集的脈沖星數(shù)據(jù)庫和太陽系數(shù)據(jù)庫的接收設(shè)備。
使用這些數(shù)據(jù)庫,同時利用飛機慣性參考系統(tǒng)和原子鐘時間修正系統(tǒng),導(dǎo)航系統(tǒng)將可以確定脈沖星在飛機參考系中的方位,進而利用這一方位更新飛機位置。