[发明专利]针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法

说明书

本发明提供了一种针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法，包括如下步骤：通过卫星在轨振动监测与模态测试系统，获取卫星在轨稳态运行过程中，SAR天线受脉冲激励所产生的加速度响应信号，然后利用随机子空间辨识方法对响应信号进行模态辨识，从而确定在轨状态下SAR天线的模态频率成分。本发明提供的针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法，解决了SAR天线地面上模态频率测不准且模态频率分辨率低的问题，确保卫星在轨模态分析的准确度。

技术领域

本发明涉及SAR天线在轨模态辨识技术领域，具体地，涉及一种针对卫星合成孔径雷达(SAR天线)的在轨模态辨识方法，通过随机子空间法对在轨稳态运行的星上SAR天线受脉冲激励所产生的加速度响应信号进行辨识，从而实现卫星SAR天线在轨模态辨识。

背景技术

由于高分辨率卫星上越来越多用到大阵面的SAR天线，有的SAR天线上百平方的阵面。而空间微重力环境使得卫星上这样大型的SAR天线很难保持在地面上的构型，同时SAR天线在空间由于冷热交变、振动耦合等原因，其结构外形都会发生一定的变化，因而对其结构在太空中进行实时跟踪和对其动态性能进行实时辨识显得非常的重要，而我国对于SAR天线的低频密集模态的理论研究和应用方面还处于最初级的阶段，进行了一点辨识算法的仿真研究工作，地面研究尚不充分。

目前卫星SAR天线的模态参数辨识，存在以下问题：

1)受地面试验条件限制，不能准确可靠的展现SAR天线在轨状态，导致整星设计过程中可靠性偏高或者偏低，使得设计过程中参数与在轨实际情况不一致，有时会使得SAR天线与整星产生振动耦合，导致姿态稳定度下降，影响载荷和整星的工作和寿命，存在着可靠性问题、薄弱环节以及事故隐患；

2)缺乏针对大阵面SAR天线的高精度、低频密集模态辨识方法。

发明内容

针对现有技术中出现的上述缺点和不足，本发明的目的是提供一种针对卫星合成孔径雷达(SAR天线)的在轨模态辨识方法。本发明通过卫星在轨振动监测与模态测试系统，获取卫星在轨稳态运行过程中，SAR天线受脉冲激励所产生的加速度响应信号，然后利用随机子空间辨识方法对响应信号进行模态辨识，从而确定在轨状态下SAR天线的模态频率成分。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法，包括如下步骤：

通过卫星在轨振动监测与模态测试系统，获取卫星在轨稳态运行过程中，SAR天线受脉冲激励所产生的加速度响应信号并进行数据处理，形成数据信息，然后利用随机子空间辨识方法对数据信息进行模态辨识，从而确定在轨状态下SAR天线的模态频率成分。

优选地，所述脉冲激励采用多输入脉冲激励。

优选地，在卫星轨稳态运行过程中，通过推力器点火对SAR天线进行多输入脉冲激励。

优选地，所述卫星在轨振动监测与模态测试系统，包括在SAR天线上的测点位置布置的传感器以及数据采集卡；其中，所述传感器用于采集SAR天线受脉冲激励所产生的加速度响应信号，所述数据采集卡用于将传感器采集到的加速度响应信号进行数据处理，形成能够被随机子空间辨识方法辨识的数据信息。

优选地，所述数据采集卡对加速度响应信号进行的数据处理包括：信号放大、信号调理以及模数转换。

优选地，所述利用随机子空间辨识方法对响应信号进行模态辨识包括如下步骤：

步骤SS1，给定SSI(随机子空间)模态参数辨识频率的上下限；

步骤SS2，根据数据信息长度、通道数目，构造Hankel矩阵，确定Hankel矩阵的块行数目；

步骤SS3，给定模型阶次的计算范围；