[发明专利]一种基于盲源分离技术的卫星微振动源定量识别方法

说明书

本发明公开了一种基于盲源分离技术的卫星微振动源定量识别方法，首先，卫星舱段结构模型各振动源正常运行，获得其敏感载荷处及模型表面不同位置处的振动响应信号，确保观测信号数目大于源的数目；然后，利用高阶累积量构造盲源分离算法的参考峭度对照函数，根据振动源的先验知识构造参考信号，利用最优步长梯度法寻找参考峭度对照函数最大化所对应的分离信号的最优解，实现单振源信号的提取；其次，通过维纳滤波器分别求得各个振源在敏感载荷点处的响应；最后，利用基于向量投影的贡献量表征方法计算各微振动源的贡献量。贡献量指标反映各个振源对敏感载荷点振动贡献和影响的相对比重，为振动抑制提供基础和依据。

技术领域

本发明涉及机械设备振动源定量识别方法，具体涉及一种基于盲源分离技术的卫星微振动源定量识别方法。

背景技术

卫星作为应用广泛的关键航天装备，在对地观测、太空探测、导航定位、通讯、气象预测、国防等领域发挥着愈发重要的作用，光学遥感卫星未来将朝着“更高”成像分辨率的方向发展。微振动是影响和制约卫星定位精度、分辨率等性能提高的关键因素之一。定量识别和评估主要振源及其对敏感载荷处的贡献量，可为卫星减振设计和在轨运行卫星的振动抑制提供基础和依据，具有显著的工程应用价值。

由于主要振源分布在卫星的不同位置，使得其以不同路径传递和耦合到敏感载荷区，因而振源信号的振动幅度，无法反映其对敏感载荷区振动的影响和贡献。且实际卫星机械结构复杂，含有大量蜂窝夹层板结构和螺纹、铆钉等方式固定的结合面，这都增加了建立模型的难度，制约了模型求解传递函数的准确率以及效率。此外，由于卫星振动源信号谐波成分多以及各源信号频带存在交叠，会导致各振源分部运转时在观测点各响应信号的能量之和，与各振源同时运转时在观测点混合响应信号的能量不相等，使得以能量表征的贡献量难以准确反映振源在观测处的真实贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于盲源分离技术的卫星微振动源定量识别方法，以克服现有技术的缺点，本发明方法效率高、成本低、简单可靠，可为卫星减振设计和在轨运行卫星的振动抑制提供基础和依据，便于应用在工程实际中。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于盲源分离技术的卫星微振动源定量识别方法，包括以下步骤：

(1)振动响应信号的获取

卫星舱段结构模型各振动源正常运行，采集敏感载荷处及模型表面不同位置处的振动响应信号x(t)，即观测信号：

x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_q(t)]^T

其中，q为观测信号数目，x_j(t)为t时刻在第j个观测点采集到的振动响应信号，j＝1～q；

且确保观测信号数目大于振动源的数目p；

(2)基于参考峭度最大化盲解卷积算法的单振源信号的提取

利用高阶累积量构造盲解卷积算法的参考峭度对照函数，根据振动源的先验知识构造参考信号，利用最优步长梯度法寻找参考峭度对照函数最大化所对应的分离信号的最优解，实现单振源信号的提取；

(3)通过维纳滤波器分别求得各振源在敏感载荷点处的响应；

(4)利用基于向量投影的贡献量表征方法计算各振源的贡献量。

进一步地，步骤(2)具体包括：

(2.1)利用高阶累积量构造盲源分离算法的参考峭度对照函数，用C_r{y}表示分离信号y和参考信号r的互累积量：

C_r{y}＝Cum{y,y,r,r}