[發明專利]在軌零重力狀態下大型柔性天線形面的確定方法

有效

• 申請號: 201910053504.2
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109883387B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張鵬嵩;蔣山平;楊林華;張博倫;王劭溥;王丹藝;張磊;龔潔
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01R29/10;G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種在軌零重力狀態下大型柔性天線形面的確定方法，首先，通過模擬空間環境熱變形測量試驗，獲取真空低溫環境下在各溫度場工況的不卸載狀態的天線形面靶標點云集相對于真空常溫不卸載狀態的天線靶標點云集的熱變形法向位移量值；再將天線形面測量點云集疊加，獲取各溫度場工況下卸載狀態的天線形面靶標點云集；再采用最小二乘擬合法，通過各溫度場工況下天線零重力卸載狀態的天線形面的坐標點云集，獲取零重力擬合形面。本發明采用高低溫工況天線零重力擬合形面天線的仿真結果能真實體現星載大型柔性天線在軌實際運行電性能指標。

技術領域

本發明屬于大型天線在軌零重力狀態下的參數測量技術領域，具體而言，本發明涉及真空低溫環境下基于攝影測量技術的星載大型柔性天線熱變形形面精度確定方法，旨在利用地面模擬空間環境下的熱變形測量數據，獲取大型柔性天線的在軌高低溫工況天線零重力擬合形面，預示天線在軌的真實熱變形狀態，以確保星載大型柔性天線在軌形面精度滿足設計和使用要求。

背景技術

星載大型柔性天線在軌展開后運行過程中，受空間環境下的瞬態、周期性外熱流引起溫度變化導致天線熱變形，加上其在軌環境下的重力釋放，也會給航天器帶來微變形。以反射面天線為例，變形導致的表面形面與理想拋物面的隨機偏差將引起輻射方向圖的畸變，產生天線波束指向誤差，影響到天線收發信息的準確性和發射功率，降低天線的可靠性。天線的形面精度是衡量和評價天線質量的重要指標。相比于固面天線、航天器高穩定機械結構，在軌環境重力釋放對星載大型柔性天線在軌形面狀態影響比重較大。

目前能夠用于航天器熱變形測量的技術有：攝影測量法、經緯儀測量法、波動光柵法、激光跟蹤測量法、電子散斑或全息干涉測量法等。但由于真空低溫環境使用要求或者視場等的限制，在模擬空間環境下進行航天器熱變形測量所采用的方法僅有全息干涉法和攝影測量法。

目前，國內外星載大型柔性天線的模擬空間環境下的高精度熱致微變形測量均采用攝影測量法進行測量，最高的單點測量精度為50μm/5m。但在模擬空間環境下，采用攝影測量法進行大型柔性天線熱變形測量時，無法對天線進行重力卸載測量。只能在常溫常壓環境下，進行重力卸載狀態下的天線形面測量。

然而，大型柔性天線是采用天線肋、張力繩等結構進行形面精度保持。在常溫常壓下的天線零重力卸載形面測量數據是通過在天線上方安裝重力卸載裝置，然后采用人工攝影測量的擇機拍攝方式進行天線形面測量；而在真空低溫環境下，若在天線上方安裝重力卸載裝置，采用移動機構拍攝方式不能實現對天線形面的最優測量。

現階段，國內在大型柔性天線設計和驗證過程中，天線在軌零重力狀態下的形面精度，只能采用模擬空間環境下熱變形測量數據進行天線模型修正后，利用仿真分析軟件進行大型柔性天線的在軌形面預示。然而目前國內采用模擬空間環境下熱變形測量數據進行天線模型修正后，利用仿真分析軟件進行大型柔性天線的在軌形面預示的精度較低，而且若對仿真模型修正不夠細化，還會產生預示結果失真。

因此，根據地面驗證試驗可知，大型柔性天線在軌狀態下，空間外熱流導致的形面熱變形和重力釋放到導致為形面變形之間，不存在耦合相關性，是獨立疊加影響大型柔性天線形面精度；而且真空環境對大型柔性天線形面精度影響可以忽略。因此，本發明通過在常溫常壓下的零重力卸載形面疊加高低溫工況的熱變形量，獲取大型柔性天線在軌高低溫工況天線零重力擬合形面。

發明內容

本發明采用常溫常壓下的重力卸載狀態下的天線形面測量數據和模擬空間環境下的天線熱變形測量數據疊加，獲取大型柔性天線的在軌高低溫工況天線零重力擬合形面，消除重力對大型柔性天線熱變形測量的天地一致性差異，確定出在軌零重力狀態下天線形面精度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現：

在軌零重力狀態下大型柔性天線形面精度的確定方法，包括以下步驟：