[发明专利]一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法

说明书

一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法，通过大型环形天线竖向绳索上的力传感器监测竖向绳索上的张力变化；建立绳索张力优化模型，结合竖向绳索上的张力变化，进而求解大型环形天线其余绳索的张力；然后采用现有张力更新绳索长度，进一步求解力密度，并通过力密度法求解各自由节点的坐标；之后判断优化模型求解得到的绳索张力与初始绳索张力的差值；最后通过自由节点坐标求解大型环形天线反射面精度；本发明通过建立求解环形天线中其余绳索张力的优化模型，通过绳长方程以及力密度法得到自由节点坐标，最终通过不断循环迭代求得大型环形天线反射面精度，为大型环形天线在轨反射面调整提供了数据基础，具有重要工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种大型环形天线反射面精度的辨识方法，具体涉及一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法。

技术背景

空间大型环形网面天线，由于能够实现较高收纳比、较大口径以及较轻质量，因而被广泛应用在深空探测等多领域任务中。而由于天线口径的增大，对于其反射面精度的要求也越来越高。而在天线服役过程受到外界载荷的情况下，反射面精度将会受到显著影响，此时需要对天线反射面是否仍能保证正常电性能进行判断。因而需要发展对空间大型环形网面天线反射面进行辨识的方法。

在现有适用于空间大型环形网面天线反射面精度辨识的方法中，比较成熟的是数字摄影测量方法，然而该方法多用于环形天线制造完成后的反射面校核，是通过在天线反射面上粘贴表示点，之后借助外部多部摄像机对于环形天线反射面进行拍照，结合立体视觉汇交原理得到标识点坐标，进而通过插值辨识天线反射面。由于其需要在环形天线结构外独立安装多台摄像设备，会破坏环形天线整体性，进而为环形天线的展开过程制造困难；另一方面，独立设备的存在也会对索网中绳索防缠绕问题的解决增加难度。另外环形天线在轨情况下进行标识点粘贴等操作也需要机械臂等其他额外辅助设备进行。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法，通过在大型环形天线竖向绳索上嵌入力传感器感知竖向绳索张力变化，进而通过反射面辨识算法得到环形天线中全部绳索张力及各自由节点坐标，最终通过迭代方式得到大型环形天线的反射面，从而使得大型环形天线能够在不独立安装外部设备以及无需标识点粘贴等复杂操作的情况下实现发射面精度的辨识。

为了实现上述目标，本发明采取的技术方案如下：

一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法，包括以下步骤：

步骤1、通过大型环形天线竖向绳索上的力传感器监测竖向绳索上的张力变化ΔF_v；

步骤2、建立绳索张力优化模型，通过步骤1感知得到的竖向绳索上的张力变化ΔF_v，求解大型环形天线前索网和后索网上的张力；

步骤3、采用步骤2求解所得的现有张力更新绳索长度，并进一步求解力密度，在此基础上通过力密度法求解各自由节点的坐标；

步骤4、判断步骤2所建立的优化模型求解得到的绳索张力与初始绳索张力的差值是否满足误差要求，若满足，则输出自由节点坐标；若不满足则返回步骤2，并用步骤3中求解得到的自由节点坐标对优化模型进行更新，之后循环进行步骤2-4，直至差值满足误差要求；

步骤5、通过最后一次循环中步骤3得到的自由节点坐标求解大型环形天线反射面精度。

所述步骤1具体方法为：

在大型环形天线的竖向绳索上嵌入能够感知力变化的力传感器组，当环形天线处于太空载荷条件下，竖向绳索中的张力会由于载荷影响发生改变，此时通过该力传感器组感知到竖向绳索中发生的相应张力变化ΔF_v。

所述步骤2具体方法为：