[发明专利]一种星载天线三轴指向机构精度补偿方法

说明书

一种星载天线三轴指向机构精度补偿方法，解决由于自身重力、装调方法、在轨工作环境等因素导致机构输出轴指向与天线波束指向不重合，造成天线在轨指向偏差的技术问题。天线三轴指向机构由轴线相交于一点的三个相互成一定夹角的转动关节串联布置组成，采用机构运动学反解法，获取三轴指向机构末端输出位姿与机构可动关节变量之间的数学关系，通过测量天线在轨波束实际指向，对比天线波束目标指向，得到天线指向偏差，并建立发生误差后机构输出轴指向与波束指向间的指向修正矩阵，反解指向机构各关节修正后转角，达到消除天线三轴指向机构在轨指向偏差的目的。

技术领域

本发明涉及一种星载天线三轴指向机构在轨精度补偿方法，属于空间机构控制技术领域。

背景技术

天线三轴指向机构是一种能实现反射器绕馈源焦点转动的指向调整装置，它能有效避开馈源阵以及波导馈线，并能放置电磁波几何绕射，提高天线增益等电性能的优点，特别适用于偏馈式天线波束的机械变向和机械扫描。

天线三轴指向机构在结构上由轴线相交于一点的相互成一定夹角的3个转动单元串联布置组成，如图1所示，天线反射器与机构末端关节进行机械连接，理论上保证末端输出轴与焦轴重合；当3个转动单元分别运动至相耦合的转角(φ₁，φ₂，φ₃)时，可实现天线波束指向(α，β)方向。各关节运动转角与波束目标指向间的关系由机构尺寸参数确定，数值解通过指向机构算法获得。

然而，由于零件加工制造及地面装配误差，在轨重力环境与地面的不同，会引起使用环境下天线波束实际指向与目标指向间的偏差，为满足卫星在轨对天线指向精度要求，必须对在轨波束指向进行修正。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

克服现有技术的缺陷，提供一种星载天线三轴指向机构在轨精度补偿方法，既能实现无误差模式下的三轴机构的精确控制，又能修正在轨工作环境差异引起的指向误差，最终实现天线波束指向的在轨精度补偿。

本发明的技术解决方案是：

一种星载天线三轴指向机构精度补偿方法，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；