[發明專利]一種射電望遠鏡饋源支撐系統的運動規劃方法

有效

• 申請號: 201910071480.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109669476B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 姚蕊;姜鵬;孫京海;孫純;李銘哲;黃琳;鄭云勇;吳若飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;H01Q1/12
• 代理公司: 北京薈英捷創知識產權代理事務所(普通合伙) 11726
• 代理人: 段志慧

本發明涉及一種射電望遠鏡饋源支撐系統的運動規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：根據待觀測的天文軌跡類別計算需要運動規劃的時間參數并發送給天文軌跡規劃單元；所述天文軌跡規劃單元轉換包含時間信息的直角坐標并發送給運動規劃單元；所述運動規劃單元根據所述饋源支撐系統的當前位置進行運動規劃，所述運動規劃包括：起步規劃、觀測軌跡規劃和結束規劃，得到完整的運動軌跡。本發明采用的饋源支撐系統的運動規劃方法，增加起步規劃和終止規劃，并在觀測軌跡運動規劃方案中增加拐點處的加減速規劃保證饋源支撐系統的平穩運動，有利于觀測數據的高效使用，保證饋源的定位精度，進而確保觀測軌跡數據全部可用。

技術領域

本發明涉及一種射電望遠鏡的運動控制領域，特別涉及一種射電望遠鏡饋源支撐系統的運動規劃方法。

背景技術

被譽為“中國天眼”的500m口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter ApertureSpherical radio Telescope，FAST)工程是國家“十一五”重大科技基礎設施建設項目，其主要構成包括反射面和饋源接收裝置，基本思路是通過反射面反射及匯聚射電波，然后饋源接收裝置完成射電波的接收。饋源接收裝置通過饋源支撐系統運動，饋源支撐系統采取三個主動控制機構：索驅動并聯機構、AB軸旋轉機構和Stewart并聯機構。索驅動并聯機構可以把饋源接收機控制到正確的位置，AB軸旋轉機構用于調整饋源接收機的姿態，Stewart并聯機構用于降低風擾影響，進一步調整饋源接收機的位置與姿態，確保饋源接收機可以高精度的定位在焦點上，接收射電源信號，利用上述主動控制機構實現了將饋源相心定位在焦點位置。饋源支撐系統的運動規劃是指根據天文觀測需求，進行饋源相心位置、速度和加速度規劃，盡可能的保證觀測時間內饋源接收機定位滿足其精度要求，觀測數據可用。

現有的運動規劃在開始觀測時饋源支撐系統就開始運動，而剛開始觀測時由于饋源相心位置的速度為0，需要加速到觀測速度，會導致這加速段的觀測軌跡上的數據與天文軌跡規劃的時間規劃不匹配，需要數據處理后端進行專門的數據處理；另外，在部分觀測模式下(如沿赤經觀測或沿赤緯觀測)，在觀測軌跡上對饋源相心位置進行加減速規劃，也會造成觀測軌跡上的數據與天文軌跡規劃的時間規劃不匹配，需要數據處理后端進行專門的數據處理。此外，現有技術中采用的運動規劃方法是利用天文坐標系進行規劃，天文坐標系下速度為勻速時，其直角坐標可能并不勻速，所以當換算成機構在直角坐標系下進行運動時，加減速規劃容易出現不合理的情況，使得機構的加速度變化過大，饋源支撐系統的運動機構無法滿足其快速響應的要求，造成控制誤差過大，超出了饋源定位精度要求，使得這部分觀測數據不可用，損失了觀測時間和數據。因此，目前大口徑射電望遠鏡饋源支撐系統的運動規劃方法需要進行改進尤其是起步階段和結束階段，以及觀測階段中的加減速階段。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種大口徑射電望遠鏡饋源支撐系統的運動規劃方法。

本發明的技術方案是：一種射電望遠鏡饋源支撐系統的運動規劃方法，包括如下步驟：根據待觀測的天文軌跡類別計算需要運動規劃的時間參數并發送給天文軌跡規劃單元；所述天文軌跡規劃單元轉換包含時間信息的直角坐標并發送給運動規劃單元；所述運動規劃單元根據所述饋源支撐系統的當前位置進行運動規劃，所述運動規劃包括：起步規劃、觀測軌跡規劃和結束規劃，得到完整的運動軌跡。

進一步地，所述起步規劃、觀測軌跡規劃和結束規劃的順序為:觀測軌跡規劃-(起步規劃+結束規劃)。

進一步地，所述觀測軌跡規劃包括沿赤經方向運動中掃描模式、沿赤緯方向運動中掃描模式、跟蹤模式、編織式掃描模式、靜態掃描模式的一種或多種掃描模式觀測軌跡規劃。

進一步地，所述沿赤經方向運動中掃描模式的觀測軌跡包括：沿赤緯方向的觀測段，和沿赤經方向的過渡段，兩者相互交替，觀測段和過渡段銜接處形成拐點；沿赤經方向運動中掃描模式觀測軌跡規劃包括以下步驟：

沿赤緯方向的觀測段軌跡規劃步驟：確定觀測段中沿赤緯方向的掃描速度；