本发明涉及高精度脉冲星模拟方法及装置，具体涉及一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法及装置。
背景技术：
1、x射线脉冲星，作为一类特殊的高速旋转中子星，以其独特的周期性x射线辐射特征，在天文学领域扮演着重要角色。这些脉冲星发出的x射线信号，经过漫长的距离传播至太阳系，抵达时几乎呈现出单光子的状态。鉴于脉冲星信号的周期性和轮廓的独特性，科学家们提出了一种创新的导航技术——x射线脉冲星导航。该技术通过在航天器上装备x射线脉冲星导航探测器，捕获并分析脉冲星的x射线信号，以实现航天器的高精度自主定位和时间同步。
2、然而，地球大气层对x射线的强烈吸收作用，构成了地面测试脉冲星导航技术的一大障碍。大气层的屏蔽效应使得地面实验室难以直接接收到来自太空的x射线脉冲星信号。因此，研发能够精准模拟x射线脉冲星信号的地面测试系统，对于验证和优化脉冲星导航技术至关重要。这样的系统需能复现脉冲星信号在航天器探测器处的真实状况，确保导航系统的可靠性和有效性。
3、当前，x射线脉冲星信号模拟技术主要依赖于信号发生器，通过操控x射线球管内的电子束，生成近似于脉冲星信号的x射线波形。尽管这一方法在一定程度上实现了信号的模拟，但仍存在显著局限性：
4、1.信号衰减难题：传统模拟方法往往借助衰减片、减光器或其他物理手段来调节x射线强度，但这不仅增加了系统的复杂性，而且限制了对不同流量脉冲星信号的有效模拟。
5、2.单光子状态模拟不足：基于灯丝电流控制的传统方法仅能生成连续的x射线信号，难以达到模拟单光子状态的精度，而这恰恰是脉冲星信号的显著特征之一。
6、3.噪声环境模拟缺失：现有技术尚未解决在任意背景噪声条件下x射线信号的模拟问题，这在实际应用中是一个不容忽视的因素，尤其是在复杂的空间环境中。
技术实现思路
1、本发明提供了一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法及装置，其目的在于开发一种能够克服现有技术局限，实现高精度、全场景覆盖的x射线脉冲星信号模拟方法，对于推进脉冲星导航技术的成熟与应用具有重要意义。这要求新的模拟技术不仅能精准复制脉冲星信号的周期性和强度变化，还要能够适应各种噪声环境，以确保地面测试的全面性和真实性。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：
3、本发明提供了一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法，包括：
4、步骤一，生成光子时间序列；
5、步骤二，计算光子时间间隔；
6、步骤三，生成电脉冲；
7、步骤四，生成光学脉冲
8、步骤五，产生x射线单光子信号；
9、步骤六，信号采集与评估。
10、进一步的，步骤一中，主控计算机根据脉冲星的标准轮廓和背景噪声情况，生成该脉冲星的光子时间序列，该光子时间序列与模拟时长相对应，具体如下式所示，
11、
12、l代表模拟的总流量密度函数，其中ls代表模拟脉冲星的信号流量密度函数，其与脉冲星标准轮廓相关，具有强周期性，lb代表背景流量密度函数，不具备周期性，代表归一化的脉冲星的标准轮廓，代表脉冲星的相位；
13、根据流量密度函数，在探测时间为t时生成的总光子数为
14、
15、根据模拟时长的需要的灵活的调节模拟时间长度，模拟在不同的探测时间下的脉冲星的信号情况的光子时间序列t，
16、t＝{t1,t2,t3…tn} (3)
17、光子时间序列的最后一个值tn，就对应着模拟时长。
18、进一步的，通过调节信号流量密度函数ls和背景流量密度函数lb来实现调节光子时间序列疏密的调节，从而实现任意噪声、任意流量下的脉冲星信号的模拟的目的。
19、进一步的，步骤二中，
20、δt＝{δt1,δt2,δt3…δtn} (4)
21、根据生成的光子时间序列，求得该光子时间间隔δt。
22、进一步的，步骤三中，根据计算得到的光子时间间隔δti，生成相应的电脉冲，这些电脉冲的生成需要高精度的时间控制，以确保与原始脉冲星信号的相位一致性。
23、进一步的，步骤四中，电脉冲通过光脉冲生成系统转换成光学脉冲，这些光学窄脉冲具有极高的时间精度，能够精确模拟脉冲星辐射的x射线光子的时间特性。
24、进一步的，步骤五中，该光学窄脉冲通过光纤传递给x射线管的光阴极，
25、产生电子信号，该电子信号在高压电源的作用下轰击x射线靶材，产生相应的x射线单光子信号。
26、进一步的，步骤六中，采用轻小型脉冲星导航探测器对产生的x射线光子进行采集，并进行轮廓恢复，通过对比模拟信号与原始脉冲星信号的轮廓，评估整个x射线脉冲星信号模拟效果的准确性和可靠性。
27、一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟装置，包括，主控计算机，内部设置有软件算法，用于生成光子时间序列、光子时间间隔；
28、脉冲生成系统，用于根据所述光子时间间隔产生电脉冲；
29、光脉冲生成系统，用于生成光学脉冲；
30、x射线靶材以及高压电源，用于根据光子时间间隔，生成任意流量下的脉冲星光子模拟；
31、轻小型脉冲星导航探测器，用于采集x射线光子并进行轮廓恢复。
32、进一步的，所述软件算法包括脉冲星标准轮廓库、光子时间序列生成模块。
33、本发明所达到的有益效果为：
34、本发明一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法及装置，该方法通过控制光子时间间隔的疏密程度，可完成不同流量下脉冲星信号模拟。该方法避免了传统的模拟装置由于加入x射线衰减装置去控制x射线流量，从而导致系统复杂的问题。该专利中所提出的方法可实现任意标准轮廓已知的任意流量的脉冲星信号模拟，系统具有实现简单且精准高效的优点。
35、本发明一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法及装置，通过精确的光子时间间隔，产生精确的光学窄脉冲，通过该光学窄脉冲去轰击x射线靶材，可实现真正意义上的x射线脉冲星单光子信号的模拟，可真实的模拟复现x射线脉冲星信号到达x射线探测器的单光子状态，同时也可以通过调节脉冲宽度，实现单光子和连续光子状态下的x射线脉冲星信号的模拟。
36、本发明一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法及装置，通过在脉冲星光子信号时间间隔中加入噪声间隔的方法，可完成在任意噪声情况下的脉冲星信号的模拟，系统具备模拟场景广以及适用性强的优点。
1.一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于：通过调节信号流量密度函数ls和背景流量密度函数lb来实现调节光子时间序列疏密的调节，从而实现任意噪声、任意流量下的脉冲星信号的模拟的目的。
4.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于：步骤二中，
5.根据权利要求4所述的模拟方法，其特征在于：步骤三中，
6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于：步骤四中，
7.根据权利要求6所述的模拟方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的模拟方法，其特征在于：
9.一种光子时间间隔的高精度脉冲星信号模拟装置，其特征在于，所述装置根据权利要求1-8任意一项所述的模拟方法设置，包括：
10.根据权利要求9所述的模拟装置，其特征在于，所述软件算法包括脉冲星标准轮廓库、光子时间序列生成模块。
