[發明專利]一種基于位置規劃的衛星轉臺路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202110795164.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113532427B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 蔡華祥;吳興校;李彬;陳星宇
• 申請（專利權）人: 貴州航天林泉電機有限公司
• 主分類號: G01C21/10
• 分類號: G01C21/10;G01C21/20;G01C21/24
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 宋妍麗

本發明涉及一種基于位置規劃的衛星轉臺路徑規劃方法，通過對轉臺四個區間的位置軌跡分別規劃，其中兩個有效觀測區間以系統要求的恒定速度運行，位置運行軌跡為固定斜率的直線；其余兩個無效觀測區間變速運行，位置運行軌跡分別為兩段拋物線，共計六段位置軌跡規劃。本發明通過規劃兩個變速區間的速度及加速度，從而可保證系統每個周期運行的時間能夠嚴格保持一致，對地觀測區間速度保持恒定。

技術領域

本發明涉及一種基于位置規劃的衛星轉臺路徑規劃方法，屬于轉臺伺服控制技術領域。

背景技術

隨著航空航天領域各方面技術的快速發展，人們對空間領域的探測需求不斷增加，探測的難度也在逐漸加大。在探測任務中，常用的探測方式通常是通過衛星或者飛船搭載不同的載荷，如雷達、天線、微波輻射計、光學儀器等。

通過控制衛星上搭載的伺服掃描機構其運行的轉速、角度來調節雷達、光學儀器的姿態，從而實現準確的定位及對地觀測。此外，由于空間伺服掃描機構通常執行的是周期性的掃描任務，在執行過程中，要求嚴格控制每個周期的掃描時間、掃描轉速等，因此，在實現高質量的探測任務時，需要保證高響應、高精度、高穩定的驅動控制性能。

衛星轉臺在執行任務過程中是以固定的頻率周期性地執行相同的運動軌跡，在每個完整的運動軌跡內，必須確保其在對地觀測內的兩段軌跡內的速度保持勻速，因此，本申請主要針對空間機構變速掃描任務的需求，根據衛星轉臺的不同的掃描方式，研究了系統路徑規劃算法，提出了一種基于位置規劃的衛星轉臺路徑規劃方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于位置規劃的衛星轉臺路徑規劃方法。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種基于位置規劃的衛星轉臺路徑規劃方法，衛星轉臺執行任務過程中，以固定周期T重復執行相同的掃描任務，每個完整的執行周期為0°到360°，分為四個不同的執行區間；

其中兩個執行區間為有效觀測區間，衛星轉臺勻速運行，位置運行軌跡為固定斜率的直線；另外兩個執行區間為無效觀測區間，衛星轉臺變速運行，初始速度和結束速度為勻速區間的運行速度，位置運行軌跡為拋物線。

衛星轉臺在運動過程中，四個不同的執行區間分別為：第一區間：0°～θ₁，為有效區間，稱為勻速區間Ⅰ，位置軌跡為固定斜率直線；第二區間：θ₁～θ₂，為無效區間，稱為變速區間Ⅰ，位置軌跡為兩段拋物線；第三區間：θ₂～θ₃，為有效區間，稱為勻速區間Ⅱ，位置軌跡為固定斜率直線；第四區間：θ₃～360°，為無效區間，稱為變速區間Ⅱ，位置軌跡為兩段拋物線。

每個周期T內位置路徑規劃算法分為六段。

所述位置路徑規劃算法包括以下步驟：

①第一區間的位置為固定斜率直線軌跡，運行速度為v₁，執行時間t為則第一區間的位置規劃為：

②第二區間為無效區間，規劃為兩段位置軌跡運行，分別為凹拋物線軌跡和凸拋物線軌跡；

第一段位置軌跡凹拋物線，起始速度為v₁，加速度為a₁，加速時間為t₁，則第二區間第一段位置軌跡規劃為：

第二區間第二段為凸拋物線軌跡，結束速度為v₂，減速度為a₂，減速時間為t₂，則第二區間減速段的位置軌跡規劃為：