用于 XNAV 飞行实验的蟹状星云脉冲星 X 射线在轨脉冲相位快速估计
天体物理仪器与方法
2023-04-11 v1 高能物理 - 实验
摘要
近期利用中子星内部组成探测器（\textit{NICER}）与 \textit{Insight}-硬 X 射线调制望远镜（\textit{Insight}-HXMT）的飞行实验已证明基于 X 射线脉冲星的导航（XNAV）在太空中的可行性。然而，上述飞行实验当前所用的脉冲相位估计与导航方法计算开销过大，难以处理蟹状星云脉冲星数据。为解决此问题，本文提出一种称为 X 射线脉冲星导航利用在轨脉冲星计时（XTITAN）的蟹状星云脉冲星脉冲相位在轨快速估计算法。推导了来自 \textit{Insight}-HXMT 与 \textit{NICER} 的蟹状星云脉冲星数据的脉冲相位传播模型。当对蟹状星云脉冲星的曝光被划分为若干子曝光时，我们推导出一种在轨计时方法以估计脉冲相位传播模型的超参数。此外，通过迭代估计脉冲相位以及卫星的位置与速度，XTITAN 得到改进。应用于 \textit{NICER} 的蟹状星云脉冲星数据时，XTITAN 比 \textit{NICER} 实验所用的网格搜索方法快 58 倍。应用于 \textit{Insight}-HXMT 的蟹状星云脉冲星数据时，XTITAN 比飞行实验中 \textit{Insight}-HXMT 所用的脉冲轮廓显著性增强与轨道动力学方法（SEPO）快 180 倍。因此，XTITAN 计算效率极高，有望用于星上计算。
引用
@article{arxiv.2210.12422,
title = {Fast On-orbit Pulse Phase Estimation of X-ray Crab Pulsar for XNAV Flight Experiments},
author = {Yidi Wang and Shuangnan Zhang and Minyu Ge and Wei Zheng and Xiaoqian Chen and Shijie Zheng and Fangju Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.12422},
year = {2023}
}