[发明专利]一种星载天线三轴指向机构精度补偿方法

权利要求书

1.一种星载天线三轴指向机构精度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据星载天线三轴指向机构几何尺寸与连接约束关系，确定天线坐标系O_a-X_aY_aZ_a、第一转动关节的坐标系O₁-X₁Y₁Z₁、第二转动关节的坐标系O₂-X₂Y₂Z₂、第三转动关节的坐标系O₃-X₃Y₃Z₃以及波束指向坐标系O_s-X_sY_sZ_s，并确定星载天线三轴指向机构的转动关节坐标系之间的位姿变换矩阵；

S2、根据星载天线三轴指向机构的输出轴的理论指向角度与转动关节坐标系之间的位姿变换矩阵，确定指向角度与转动关节的转动角度之间的关系式；

S3、测量天线波束的在轨实际指向角度，确定实际指向坐标系O₄-X₄Y₄Z₄，确定实际指向坐标系O₄-X₄Y₄Z₄与第三转动关节的坐标系O₃-X₃Y₃Z₃之间的位姿变换矩阵随后通过O₄-X₄Y₄Z₄与O₃-X₃Y₃Z₃之间的位姿变换矩阵确定欧拉变换矩阵R，并通过欧拉变换矩阵R确定天线波束的在轨实际指向角度与输出轴的理论指向角度之间的关系方程；

S4、根据天线波束的在轨实际指向角度与输出轴的理论指向角度之间的关系方程解算星载天线三轴指向机构的输出轴的理论指向角度，并通过指向角度与转动关节的转动角度之间的关系反解出三个关节的实际转动角度，所述实际转动角度为精度补偿后的角度；

在步骤S1中，天线坐标系O_a-X_aY_aZ_a的原点O_a在第一转动关节的轴线上，距离天线反射器馈源的焦点的距离为焦距f，Z_a轴沿第一转动关节的轴线方向，X_a轴沿天线反射器展开方向，Y_a轴根据Z_a和X_a的方向通过右手定则确定；

坐标系O_i-X_iY_iZ_i的原点O_i位于天线反射器馈源的焦点处，Z_i轴沿转动关节i的轴线方向，Y_i轴沿连杆和转动关节i的轴线公垂线方向，X_i轴通过右手定则确定，i＝1，2或3；

波束指向坐标系O_s-X_sY_sZ_s的原点O_s于天线反射器馈源的焦点处，Z_s的方向与Z_a相同，X_s与X_a方向相反，Y_s与Y_a方向相反；

在步骤S1中，转动关节坐标系之间的位姿变换矩阵是根据转动关节之间的连接关系和几何信息确定的，转动关节坐标系之间的位姿变换矩阵包括O_a-X_aY_aZ_a对O₁-X₁Y₁Z₁的位姿变换矩阵O₁-X₁Y₁Z₁对O_a-X_aY_aZ_a的位姿变换矩阵O₁-X₁Y₁Z₁对O₂-X₂Y₂Z₂的位姿变换矩阵O₂-X₂Y₂Z₂对O₁-X₁Y₁Z₁的位姿变换矩阵O₂-X₂Y₂Z₂对O₃-X₃Y₃Z₃的位姿变换矩阵O₃-X₃Y₃Z₃对O₂-X₂Y₂Z₂的位姿变换矩阵O_a-X_aY_aZ_a对O₃-X₃Y₃Z₃的位姿变换矩阵和O₃-X₃Y₃Z₃对O_a-X_aY_aZ_a的位姿变换矩阵

其中，

n_x＝cosφ₁cosφ₂cosφ₃cos²θ-sinφ₁sinφ₂cosφ₃cosθ-cosφ₁sinφ₂sinφ₃cosθ-sinφ₁cosφ₂sinφ₃-cosφ₁cosφ₃sin²θ，

o_x＝-cosφ₁cosφ₂sinφ₃cos²θ+sinφ₁sinφ₂sinφ₃cosθ-cosφ₁sinφ₂cosφ₃cosθ-sinφ₁cosφ₂cosφ₃+cosφ₁sinφ₃sin²θ，

a_x＝-cosφ₁cosφ₂cosθsinθ+sinφ₁sinφ₂sinθ-cosφ₁sinθcosθ，

n_y＝sinφ₁cosφ₂cosφ₃cos²θ+cosφ₁sinφ₂cosφ₃cosθ-sinφ₁sinφ₂sinφ₃cosθ+cosφ₁cosφ₂sinφ₃-sinφ₁cosφ₃sin²θ，

o_y＝-sinφ₁cosφ₂sinφ₃cos²θ-cosφ₁sinφ₂sinφ₃cosθ-sinφ₁sinφ₂cosφ₃cosθ+cosφ₁cosφ₂cosφ₃+sinφ₁sinφ₃sin²θ，

a_y＝-sinφ₁cosφ₂cosθsinθ-cosφ₁sinφ₂sinθ-sinφ₁sinθcosθ，

n_z＝cosφ₂cosφ₃sinθcosθ-sinφ₂sinφ₃sinθ+cosφ₃cosθsinθ，

o_z＝-cosφ₂sinφ₃sinθcosθ-sinφ₂cosφ₃sinθ-sinφ₃cosθsinθ，a_z＝-cosφ₂sin²θ+cos²θ，

φ₁是第一转动关节的转动角度，φ₂是第二转动关节的转动角度，φ₃是第三转动关节的转动角度，θ是任意两个转动关节的轴线的夹角。