[发明专利]星载天线空间伸展臂末端位姿误差的调整方法

说明书

本发明提供星载天线空间伸展臂末端位姿误差的调整方法，属于星载天线领域，具体涉及星载天线空间伸展臂的调整方法。本发明首先找到伸展臂的m处误差环节进行等效分析；并分别建立m处误差环节的固连坐标系，得到每处误差环节的DH参数，其中不为零的k个；然后根据k个非零DH参数值，以构造方式求解建立雅克比矩阵；接着进行灵敏度分析，通过灵敏度分析得到各误差环节处的DH参数对末端位姿的影响力大小；最后根据各误差环节处的DH参数对末端位姿的影响程度，对末端位姿进行调整。本发明解决了现有星载天线空间伸展臂末端位姿误差的调整耗时长的问题。本发明可用于星载天线空间伸展臂误差调整。

技术领域

本发明属于星载天线领域，具体涉及星载天线空间伸展臂的调整方法。

背景技术

为了避免星载天线受到卫星内部电磁元件的影响，且考虑到星上有效载荷布局，通常使天线在工作时与卫星本体保持一定距离，因此可展开天线成为卫星天线的常见形式。可展开星载天线通过展开机构和双轴驱动机构实现定位(潘博,张东华,史文华,林恬.星载天线指向精度建模与分析[J].航天器工程,2011,20(05):49-54.)，展开机构多为3自由度伸展臂，卫星入轨后伸展臂展开至预定位置并锁定，而双轴驱动机构负责天线对目标的实时跟踪。伸展臂与双轴驱动机构的误差均对天线指向精度具有明显影响，学者们通常将研究重点放在后者，如孙京等详细分类与研究了双轴驱动机构静态误差与热变形对天线指向精度的影响(孙京,马兴瑞,于登云.星载天线双轴定位机构指向精度分析[J].宇航学报,2007,28(03):545-550)，游斌弟等研究了关节铰间隙与柔性等动态误差对天线的扰动与控制(游斌弟,潘冬,赵阳.关节铰间隙对漂浮基星载天线扰动研究[J].宇航学报,2010,31(10):2251-2258；游斌弟,赵阳,赵志刚,田浩.柔性关节动态误差对星载天线扰动及控制[J].机械工程学报,2011,47(05):85-92)，田浩等从指向计算角度分析了双轴驱动机构中心与天线反射波中心不重合的问题(田浩,赵阳,孙京,魏承.双轴定位点波束天线波束指向计算[J].宇航学报,2007,28(05):1215-1218)，而伸展臂误差对天线的指向精度影响则鲜有人研究。由于伸展臂通常在卫星特定位置处固定好后，入轨工作时一次展开即不再调整，因此其静态误差对卫星指向影响较大，而通常又认为静态误差可通过测试和测量确认误差源，并可通过在轨调整进行矫正补偿(H.G.Kistosturian.The On-Orbit AntennaPointing Calibration of Milstar Satellite Gimbaled Parabolic Antennas.IEEEMilitary Communications Conference,Atlantic City.1999,1:608～611)，因此伸展臂的精度设计一直不受重视。但工程实践证明，伸展臂的精度设计在星载天线研制过程中具有重要地位。

伸展臂在展开之后，末端必须保证在一定的设计精度范围内才可行，如发现末端位姿不在设计的误差范围内，则需要进行添加垫片或打磨，改变中间某些串联环节的长度量或角度量，实现误差调整，目前工程人员在进行伸展臂精度调整时并无合适的调整策略，通常凭经验进行大量摸索式的调整工作，但伸展臂误差结构复杂，可调环节冗余，且位姿调整发生耦合，很难有良好的调整策略，从而造成误差调整环节浪费了大量工时，效率低下。上述误差调整过程在星载天线研制过程中通常占据大量工时，大大降低了产品研制效率，同时增加了研制成本，因此成为亟待解决的工程实际问题。

发明内容

本发明为解决现有星载天线空间伸展臂末端位姿误差的调整耗时长的问题，提供了星载天线空间伸展臂末端位姿误差的调整方法。

本发明所述星载天线空间伸展臂末端位姿误差的调整方法，通过以下技术方案实现：

步骤一、找到伸展臂的m处误差环节进行等效分析；按照从基体到末端的顺序对伸展臂的m处误差环节进行编号，并分别建立m处误差环节的固连坐标系，得到每处误差环节的DH参数，m处误差环节总共有4m个参数，其中不为零的k个；