[发明专利]一种基于稀疏盲源分离的卫星微振动源定量识别方法

说明书

本发明公开了一种稀疏盲源分离的卫星微振动源定量识别方法，首先，在卫星舱段结构模型敏感载荷处及模型表面不同位置布置加速度传感器，采集各振动源正常工作时的振动信号，确保观测信号数目大于源的数目；然后，利用L₁范数构造参考稀疏盲解卷积算法的参考L₁范数目标函数，根据振动源的时频域特征先验信息构造参考信号，采用梯度下降法迭代优化目标函数寻找分离信号的最优解，实现单振源信号的提取。最后，利用频域单源响应信号求解方法计算各个振源在敏感载荷处的单源响应信号；利用基于向量投影的贡献量表征方法计算各个振源在敏感载荷处贡献量。贡献量评估指标是卫星微振动源定量识别的指标，可为微振动抑制提供依据。

技术领域

本发明涉及机械设备振动源定量识别方法，具体涉及一种基于稀疏盲源分离的卫星微振动源定量识别方法。

背景技术

卫星作为关键航天装备，在国家军事国防建设和国民经济发展中具有重要作用。高分辨率卫星作为卫星未来发展方向，受到了世界各国广泛关注。然而卫星微振动严重制约了卫星分辨率等性能的提升，因此开展卫星微振动源定量识别，评估主要振源对敏感载荷处的贡献量，可为卫星微振动抑制工作提供基础和依据，具有显著的工程应用价值

由于卫星系统结构复杂，在轨运行过程中振源信号难以直接测量，即使是振源附近所测得的信号也是与临近振源的混合信号，而非纯净源信号。分布在卫星不同位置的微振动源以不同路径和传递耦合到敏感载荷区，故即使各个振源振动量级相同，其对敏感载荷区的贡献也会不同。且实际卫星结构复杂，主要微振源为控制力矩陀螺和飞轮等转动部件，导致振源信号谐波成分多且各振源信号间频带交叠强，使得微振动源信号的识别愈发困难，也导致各振源分部运转时在观测点各响应信号的能量之和，与各振源同时运转时在观测点混合响应信号的能量不相等，使得以能量表征的贡献量难以准确反映振源在观测处的真实贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于稀疏盲源分离的卫星微振动源定量识别方法，以克服现有技术的缺点，本发明方法效率高、成本低、准确性高，可为卫星微振动抑制提供基础和依据，能够满足实际工程应用需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于稀疏盲源分离的卫星微振动源定量识别方法，包括以下步骤：

(1)振动信号的采集

在卫星舱段结构模型敏感载荷处(相机模拟件)及模型表面不同位置布置加速度传感器，采集各振动源正常工作时的振动信号，即观测信号：

x(t)＝[x₁(t),x₂(t),...,x_M(t),]^T

其中，M为观测信号数目，x_m(t)为t时刻在第m个观测点采集到的振动响应信号，m＝1～M；

确保观测信号数目大于振动源的数目N；

(2)基于参考稀疏盲解卷积算法的单振源信号的提取

利用L₁范数构造参考稀疏盲解卷积算法的参考L₁范数目标函数，根据振动源的时频域特征先验信息构造参考信号，采用梯度下降法迭代优化目标函数寻找分离信号的最优解，实现单振源信号的提取；

(3)利用频域稀疏贡献量估计方法计算各个振源对敏感载荷处贡献量

利用频域单源响应信号求解方法计算各个振源在敏感载荷处的单源响应信号；利用基于向量投影的贡献量表征方法计算各个振源在敏感载荷处贡献量。

进一步地，步骤(2)具体包括：

(2.1)利用L₁范数构造盲解卷积算法的参考L₁范数目标函数J(y,r)为：