X射线脉冲星导航技术是利用脉冲星发出的X射线信号进行航天器定位的一种导航方法。该技术依赖于脉冲星发出的周期性且独特的信号，这种信号源于脉冲星的强磁场和高速旋转。由于脉冲星在银河系盘面的空间分布是多样化的，它们被认为是宇宙中的天然导航灯塔。
文章的标题为《考虑航天器轨道运动和系统误差的X射线脉冲星导航》，指出了X射线脉冲星导航精度会受到来自航天器轨道运动产生的多普勒效应影响，以及由脉冲星方向误差、航天器自带时钟误差等因素引入的系统误差的影响。为了克服这些难题，本文提出了一种创新的导航方法，该方法同时使用脉冲相位（PP）、相邻两个脉冲相位之差（DPP）和X射线脉冲星的多普勒频率（DF）作为测量值。
为了估计航天器状态估计误差，需要使用航天器轨道动力学的辅助，并通过到达光子时间戳的联合概率密度函数作为似然函数。文章中证明了脉冲相位系统误差在两个相邻导航周期内几乎是恒定不变的，在DPP中被部分消除。因此，DPP也被用作附加的导航测量值，以减弱系统误差对导航精度的影响。
研究通过光子级别的模拟实验，结果表明，提出的方法比仅使用脉冲相位的方法、同时使用脉冲相位和多普勒频率的方法、以及同时使用脉冲相位和DPP的方法在地球轨道上具有更显著的导航精度。文章的关键词包括：X射线脉冲星导航、多普勒效应、系统误差、DPP和光子级别的模拟。
在研究方法方面，作者们来自杭州电子科技大学自动化学院，包括Mengfan Xue, Yifang Shi, Yunfei Guo, Na Huang, Dongliang Peng, Ji’an Luo, Han Shentu 和 Zhikun Chen等人。通讯作者为Na Huang。研究论文的接收日期为2019年2月25日，接受日期为同年4月15日，而发表日期为4月19日。
在导航领域，尤其是远距离航天器的导航，多普勒效应和系统误差是需要重点关注的问题。多普勒效应描述的是当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波频率会与波源发出的频率之间出现的变化。在X射线脉冲星导航中，这种效应会因为航天器的轨道运动而产生，进而影响导航精度。系统误差则来源于诸如航天器的时钟误差和脉冲星方向的测量误差等，它们会系统性地干扰导航测量值，从而影响定位的准确性。
文中提及的创新点在于将脉冲相位（PP）、两个相邻脉冲相位之差（DPP）以及多普勒频率（DF）综合运用，通过算法优化和模拟实验验证了这种结合策略能有效提高导航精度。这一研究的进步对于提高深空探测器的自主导航能力具有重要的意义，有望推动未来空间探索技术的发展。
