基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法技术

本发明专利技术公开了一种面向卫星太阳翼的加速度传感器布局方法，包括如下步骤：通过卫星太阳翼的结构布局特点选取若干初始测点构造模态矩阵Φ；取估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A；对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点；结合太阳翼上传感器重量和可靠性的要求从而确定卫星太阳翼模态测点的最优布局方法。本发明专利技术能够实现太阳翼模态在轨测量的最优传感器布置，保证在轨模态测量的实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器布局领域，具体地，涉及卫星太阳翼在轨模态测量的传感器布局方法。
技术介绍
当前的卫星平台为适应高功率以及高分辨率的任务要求，普遍采用了大尺度大挠性的太阳电池阵或展开天线，这些挠性附件使得卫星结构动力特性尤其是低频特性复杂化。因而对太阳阵结构在太空中进行实时跟踪和对其动态性能进行实时辨识显得非常的重要，而我国对于太阳翼的模态辨识进行的传感器布局处于最初级的阶段。目前卫星太阳翼的模态测量传感器布局，存在以下问题：1)受地面试验条件限制，不能准确可靠的展现太阳翼在轨状态，导致整星设计过程中可靠性偏高或者偏低，使得传感器布局过程中参数与在轨实际情况不一致，存在着可靠性问题；2)缺乏针对太阳翼在轨低频测量的传感器布局方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，通过建立准确度高的待配置传感器附件的太阳翼模型，根据需求确定需要辨识的模态阶数，分析附件的结构约束，去掉宏观上不能配置传感器的位置，提取剩余位置的振型数据，并构成模态振型矩阵，分析附件的结构约束，去掉宏观上不能配置传感器的位置，提取剩余位置的振型数据，并构成模态振型矩阵，利用传感器优化配置准则对配置结果进行评价，根据评价结果进行迭代优选，直到取得满意的结果。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，包括如下步骤：步骤S1、通过卫星太阳翼的结构布局特点选取若干初始测点构造模态矩阵Φ；步骤S2、取估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A；步骤S3、对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点；步骤S4、结合太阳翼上传感器重量和可靠性的要求从而确定卫星太阳翼模态测点的最优布局方法。优选地，所述初始测点在选择时不靠近太阳翼的节点位置，并且其平均驱动自由度位移值较大。优选地，所述方法测量的是在轨状态下的模态，初始传感器测点的选择需保证太阳翼展开和收拢两种状态下的不干涉。优选地，布置的传感器测量的是在轨太阳翼加速度信息，根据在轨太阳翼的模态特点，采集的信号集中在低频。优选地，传感器布局位置测量方向为太阳翼的垂向。优选地，所述使用的EI方法进行传感器布局包括如下步骤：步骤S41、选择平均驱动自由度位移值较大、符合太阳翼布局要求的初始测点；步骤S42、根据初始测点构造理论模型模态矩阵；步骤S43、构造独立模态矩阵，并实现特征值分解；步骤S44、利用EI方法提取有效独立向量，去除贡献度小的元素及自由度；步骤S45、利用模态置信度准则、FISHER信息阵指标和奇异值指标对配置结果进行评价，根据评价结果进行迭代优选，直到取得满意的结果。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：针对性强，该传感器布局方法适合卫星太阳翼在轨模态测量。在轨条件为传感器测量方案的选择、传感器优化配置理论的选择等带来了很多的约束，也对传感器的安装位置、传感器的数量和质量、传感器数据量大小提出非常多的要求。本专利技术提出的传感器布局方法具有数目小、质量轻、可靠性高等优点。本专利技术的传感器布局方法，只要对不同卫星的太阳翼布局方案进行适应性修改，就可以满足不同型号卫星太阳翼模态辨识的要求，具有较高的通用性，应用前景广阔。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本实施例提供了一种基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，包括如下步骤：建立准确度高的待配置传感器附件的太阳翼模型，根据需求确定需要辨识的模态阶数，分析附件的结构约束，去掉宏观上不能配置传感器的位置，提取剩余位置的振型数据，并构成模态振型矩阵，分析附件的结构约束，去掉宏观上不能配置传感器的位置，提取剩余位置的振型数据，并构成模态振型矩阵，利用传感器优化配置准则对配置结果进行评价，根据评价结果进行迭代优选，直到取得满意的结果。具体为：步骤S1、通过卫星太阳翼的结构布局特点选取若干初始测点构造模态矩阵Φ；步骤S2、取估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A；步骤S3、对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点；步骤S4、结合太阳翼上传感器重量和可靠性的要求从而确定卫星太阳翼模态测点的最优布局方法。所述初始测点在选择时不靠近太阳翼的节点位置，并且其平均驱动自由度位移值较大。所述方法测量的是在轨状态下的模态，初始传感器测点的选择需保证太阳翼展开和收拢两种状态下的不干涉。布置的传感器测量的是在轨太阳翼加速度信息，根据在轨太阳翼的模态特点，采集的信号集中在低频。传感器布局位置测量方向为太阳翼的垂向。所述使用的EI方法进行传感器布局包括如下步骤：步骤S41、选择平均驱动自由度位移值较大、符合太阳翼布局要求的初始测点；步骤S42、根据初始测点构造理论模型模态矩阵；步骤S43、构造独立模态矩阵，并实现特征值分解；步骤S44、利用EI方法提取有效独立向量，去除贡献度小的元素及自由度；步骤S45、利用模态置信度准则、FISHER信息阵指标和奇异值指标对配置结果进行评价，根据评价结果进行迭代优选，直到取得满意的结果。下面结合附图对本实施例进一步详细说明。如图1所示，本实施例提供的基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，具体包括如下步骤：初选测点通过卫星太阳翼的结构布局特点和需辨识的模态阶数选取若干初始测点，初始传感器测点的选择需保证太阳翼展开和收拢两种状态下的不干涉。计算平均驱动自由度位移值选取初选测点的平均驱动自由度位移值较大者，排除靠近节点的测点。构造理论模型模态矩阵通过初选的测点，构造理论模型模态矩阵。协方差最小矩阵取理论模型模态矩阵估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A。特征值分解对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点。配置结果评价根据评价准则，结合太阳翼要求获得最优布局。本实施例提供的基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，通过卫星太阳翼的结构布局特点选取若干初始测点构造模态矩阵Φ,取估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A，对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点，结合太阳翼上传感器重量和可靠性的要求从而确定卫星太阳翼模态测点的最优布局方法。解决了太阳翼在轨模态测量传感器布局适应性不高的问题，确保在轨传感器的安装位置、传感器的数量和质量符合在轨模态试验的要求。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、通过卫星太阳翼的结构布局特点选取若干初始测点构造模态矩阵Φ；步骤S2、取估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A；步骤S3、对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点；步骤S4、结合太阳翼上传感器重量和可靠性的要求从而确定卫星太阳翼模态测点的最优布局方法。

【技术特征摘要】
1.一种基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、通过卫星太阳翼的结构布局特点选取若干初始测点构造模态矩阵Φ；步骤S2、取估计误差的协方差最小作为最佳估计构造独立模态矩阵A；步骤S3、对A做特征值分解提取贡献度大的秩作为优选测点；步骤S4、结合太阳翼上传感器重量和可靠性的要求从而确定卫星太阳翼模态测点的最优布局方法。2.根据权利要求1所述的基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，其特征在于，所述初始测点在选择时不靠近太阳翼的节点位置，并且其平均驱动自由度位移值较大。3.根据权利要求1所述的基于EI法实现卫星太阳翼传感器布局方法，其特征在于，所述方法测量的是在轨状态下的模态，初始传感器测点的选择需保证太阳翼展开和收拢两种状态下的不干涉。4.根据权利要求1所述的基于EI法实现卫星太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚赛金，赵发刚，周宇，薛景赛，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31