为了掌握微通道板探测器的X射线脉冲信号观测能力, 利用X射线脉冲星地面实验装置, 开展了长时间的不同流强和不同背景噪声强度下的微通道板探测器脉冲信号探测实验, 并建立了一套X射线探测器脉冲观测能力评估方法, 推导出基于光子计时模式下X射线探测器的脉冲信号信噪比、脉冲轮廓相似度、脉冲到达时间精度和最小可探测功率的关系表达式.实验中, 利用面积20 cm2的微通道板探测器开展了8组10 000 s的实验, 采集到有效观测数据, 然后搜索最佳脉冲周期, 重构观测脉冲轮廓, 估计脉冲轮廓特征参数.实验表明, 微通道板探测器具备良好的X射线脉冲信号观测与恢复能力, 在较弱脉冲信号强度(光子流量密度为0.05 ph/cm2/s)和较强背景噪声(背景噪声强度是脉冲信号的16倍)下获取观测脉冲轮廓的信噪比、相似度、脉冲到达时间观测精度分别为35.73、88.38%、51.53 μs和64.89、89.72%、29.24 μs, 验证了微通道板探测器具备一定的暗弱X射线脉冲星观测能力, 且微通道板探测器的脉冲探测能力随着脉冲信号强度增加、背景噪声强度减弱、累积观测时间增加而提升.

基于RXTE卫星天基数据, 建立了时空坐标系转换、时间修正及历元折叠方法, 构建了用于提取导航信息的Crab脉冲星轮廓, 剖析了该天基载荷结构及特性, 对卫星运行空间背景辐射进行了模拟计算。结果表明, 在设定导航条件下, 空间弥散X射线对航天器单星定轨及多星定位影响在km量级以上。同时阐述了实用化脉冲星导航探测中, 改进导航定位精度急需注意的技术问题。

论述了X射线脉冲星辐射光子探测与累积脉冲轮廓构造模型，分析了通过光子计数获取的累积脉冲轮廓的噪声特点，提出了基于非归一化Haar小波的消噪算法，推导了基于Haar小波消噪的阈值函数的最佳参数计算公式。在X射线脉冲星导航地面模拟系统上进行了实验研究，结果表明，消噪后的累积脉冲轮廓峰值信噪比提高2 dB以上。通过蒙特卡罗模拟分析，证实消噪后的累积脉冲轮廓有助于提高脉冲到达时间的测量精度。

在原有X射线脉冲星导航地面模拟系统的基础上，提出了新的方法，对该系统的时间分辨率与时间精度进行了优化，进而提高航天器导航的精度与实时性.所采用的具体方法为：1)改进基于微通道板（MCP）的光子计数探测器；2)采用高精度的时间测量系统。比较改进前后的探测系统拟合的脉冲轮廓，分析改进后系统的MCP增益对脉冲轮廓探测的影响。实验结果表明，在同样的实验条件下，改进后的探测系统计数率更高。改进后的探测系统在每块MCP工作电压为-800 V时， Bin的值为1.5 ms，积分200 s后能够得到较好信噪比的脉冲轮廓。