空间大尺度天线的检测方法及地面半物理实验验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空间大尺度天线的检测方法及地面半物理实验验证系统，所述方法包括针对实际空间环境中的检测卫星和目标天线，设计改进的LQR控制器，用于在目标天线悬浮在预期位置时，控制检测卫星按照期望轨迹进行姿轨控制从而对目标天线进行检测；所述系统中通过地面测量系统、气浮模拟系统，地面控制系统、检测卫星模拟器和目标天线模拟器的设计，实现对所述检测方法的验证。本发明专利技术的检测方法具有灵活调整参数、高自动化、高检测效率等优势，可以降低人为检测所带来的误差和风险；验证系统使用气浮平台模拟空间中的零摩擦现象，气浮卫星模拟真实卫星运行的环境，目的通过实验可高效且低成本地验证检测方法的有效性和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天，具体涉及一种空间大尺度天线的检测方法及地面半物理实验验证系统。

技术介绍

1、天线作为卫星通信系统的关键组成部分，其主要功能是接收和发送无线电波，实现地面站与卫星之间的信号传输，在民用、商业和军事等领域都有广泛的应用。然而空间大尺度天线可能会遭受微陨石撞击，温度变化热胀冷缩导致其表面出现裂纹。发射、入轨及运行过程中受到的振动以及载荷受到的冲击，会导致其表面出现形变、位移等问题。因此，需要设计一种高效、精准且高适应度的检测方法，用于空间中大尺度天线的检测。该检测方法要求不仅能够及时发现并定位天线上的异常变化，为后续的维护修复提供关键数据支持，还需能通过持续监测天线的健康状态，确保其在复杂太空环境中的长期稳定运行。

2、对于空间中的大尺度天线进行检测时，人为操作面临着极大的困难与挑战。首先，大尺度天线通常安装在远离地球的轨道上的卫星上，这使得人员直接接近并进行检测变得几乎不可能。其次天线的表面积大、结构复杂，需要检测的区域众多，而人工检测往往难以达到全面覆盖，容易遗漏潜在的问题点，鉴于以上困难，设计一种能够自动、高效且准确地检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，所述性能指标为：

3.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，所述哈密尔顿函数如下：

4.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，对控制变量求偏导构造控制方程，从而得到最优控制输出与最优协态变量之间的关系式；在最优协态变量的表达式中引入黎卡提方程的解矩阵以及前馈补偿项，包括：

5.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，通过对λ*(t)＝P(t)x*(t)-g(t)进行求导...

【技术特征摘要】

1.一种空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，所述性能指标为：

3.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，所述哈密尔顿函数如下：

4.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，对控制变量求偏导构造控制方程，从而得到最优控制输出与最优协态变量之间的关系式；在最优协态变量的表达式中引入黎卡提方程的解矩阵以及前馈补偿项，包括：

5.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，通过对λ*(t)＝p(t)x*(t)-g(t)进行求导，并带入哈密尔顿函数、正则方程可得到：

6.根据权利要求1所述的空间大尺度天线的检测方法，其特征在于，地面控制台对检测卫星的运行轨迹进行规划得到检测卫星的期望轨迹z(t)；由检测卫星上搭载的传感器得到检测卫星的测量轨迹y(t)，二者之间的误差作为e(t)；获取检测卫星的控制变量u(t)为[fx,fy,fz]t，即表示冷喷气推进器在x,y,z三个方向产生控制力的输出分量；将e(t)和u(t)输入到改进的lqr控制器中计算优控制输出u*(t)为[fcx,fcy,fcz]t，即冷喷气推进器在x,y,z方向施加的推力分量；利用最优控制输出u*(t)调整整检测卫星相对于目标天线的位置姿态信息，实现对检测卫星的轨迹控制；在绕飞观测过程中，检测卫星上的搭载的星载摄像头实时拍摄目标天线表面图像，经编码后通过通讯模块传输至地面控制台，地面端解码图像并分析目标天线的形变、位移参数。

7.一种地面半物理实验验证系统，其特征在于，包括：地面测量系统、气浮模拟系统，地面控制系统、检测卫星模拟器(4)和目标天线模拟器(5)，其中：

8.根据权利要求7所述的地面半物理实验验证系统，其特征在于，地面测量系统包括布置在气浮模拟系统周围的支撑架(2)，支撑架(2)上通过云台(6)搭载有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，张子慕，张汉正，黄思程，何柯达，李青，刘磊，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：