[發(fā)明專利]分布式大型相控陣天線的平面度控制方法、裝置及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110140586.1
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112909576B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 原大鵬;段學超;許子琪;米建偉;王榮;趙新;東志超;生柯;鄧文堯
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q3/02;H01Q1/28;G01S7/02
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種分布式大型相控陣天線的平面度控制方法，其特征在于，所述分布式大型相控陣天線的平面度控制方法包括：

將大型相控陣天線分為多個可主動調(diào)整的子陣面；

通過激光雷達確定當前天線陣面的位姿和平面度，通過蒙特卡洛法尋找最優(yōu)的目標位姿，以調(diào)整量最小為優(yōu)化目標，在工作空間內(nèi)確定各個子陣面的目標位姿；

進行運動軌跡規(guī)劃，驅(qū)動調(diào)整機構達到目標位姿，并設計分布式陣面協(xié)同控制虛擬樣機模型驗證；

所述分布式大型相控陣天線的平面度控制方法以所有子陣面調(diào)整到同一平面為目標，基于蒙特卡洛法隨機產(chǎn)生期望陣面的位姿集合，兼顧各個子陣面的工作空間和整體平面度，通過能量最優(yōu)進行組合優(yōu)化計算，對每個調(diào)整機構進行調(diào)整量的計算和運動規(guī)劃，得出控制指令并下發(fā)執(zhí)行。

2.如權利要求1所述的分布式大型相控陣天線的平面度控制方法，其特征在于，所述分布式大型相控陣天線的平面度控制方法基于蒙特卡洛方法產(chǎn)生位姿集合，該集合內(nèi)有多個待選取位姿；在多個待選取位姿中，以滿足調(diào)整機構的工作空間約束條件，以所有調(diào)整機構所需的能量之和即各個運動支鏈調(diào)整量總和最小為優(yōu)化目標，優(yōu)化搜索子陣面級調(diào)整的最優(yōu)目標位姿。

3.如權利要求1所述的分布式大型相控陣天線的平面度控制方法，其特征在于，所述分布式大型相控陣天線的平面度控制方法建立對天線陣面調(diào)整機構運動學模型，天線調(diào)姿機構中，通過星體上的激光雷達觀測到天線在星體坐標系下的當前位姿和需要調(diào)節(jié)到的目標位姿，在子陣面坐標系中控制天線的位姿變化；采用的天線陣面調(diào)整機構具三個自由度分別為Z向平移，繞x軸旋轉(zhuǎn)，繞y軸旋轉(zhuǎn)，該機構共有四條運動支鏈，其中三條主動支鏈在子陣面上的安裝點為V₀、C₀、E₀，從動支鏈安裝點為E′₀，每個安裝點離所在子陣面坐標系原點的距離均為R,運動副中心到坐標原點的連線與長邊的夾角為θ，壓緊狀態(tài)下，四者與天線子陣面的接觸點為V₁、C₁、E₁、E′₁；其中V代表球-V型槽副，該運動副具有三個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度；E代表球-平面副，該運動副具有三個轉(zhuǎn)動自由度和兩個移動自由度；C代表球-錐套副，該運動副具有三個轉(zhuǎn)動自由度。

4.如權利要求1所述的分布式大型相控陣天線的平面度控制方法，其特征在于，所述分布式大型相控陣天線的平面度控制方法的天線子陣面相對于子陣面的位姿表示為(X_p Y_pZ_p α β γ)，整個過程涉及到三個坐標系，故規(guī)定，子陣面坐標系簡稱0系；天線子陣面坐標系簡稱1系；星體坐標系簡稱2系；天線子陣面坐標系和子陣面坐標系都在其本身幾何的中心點建立；則與其對應的天線子陣面相對于子陣面的位姿變換矩陣為：

天線子陣面在調(diào)姿時有如下約束關系：

天線位姿設為(Z_p'α'β')，結合約束方程得到天線在機構約束下的完整位姿信息(X_p'Y_p'Z_p'α'β'γ')，由完整位姿信息將歐拉角轉(zhuǎn)換成天線當前相對于子陣面的位姿變換矩陣計算得到天線子陣面所在的空間平面方程：

sinβ(x-X_p)-sinαcosβ(y-Y_p)+cosαcosβ(z-Z_p)＝0；

將子陣面上的安裝點⁰V₀、⁰C₀、⁰E₀的x、y坐標信息代入計算得到的天線子陣面平面方程，得到并聯(lián)機構天線當前與主動運動支鏈連接點坐標⁰V、⁰C、⁰E，推出當前各支鏈的長度：