CN105510891B - 针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法
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；
步骤SS4，利用SSI(随机子空间)子函数依次计算不同模型阶次下的模态参数；
步骤SS5，利用聚类分析和稳定图，选择最能反映聚类分析结果的模型阶次，绘制相应的振型，确定SAR天线真实的在轨模态参数。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)针对性强，该随机子空间算法适合多输入多输出的脉冲激励模式下的模态辨识。而多输入多输出的脉冲激励对于卫星在轨是比较可行的模态试验方式。
2)分辨率高，SAR天线作为低频密集模态结构，模态频率不仅低，而且模态频率间隔比较小，随机子空间算法分辨率较高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法的结构原理图；
图2为本发明针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法的流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例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。
具体为：
步骤S1，在卫星稳态控制过程中，通过推力器点火对SAR天线进行多输入脉冲激振；
步骤S2，通过在轨振动监测与模态辨识子系统，获得SAR天线上各个测点的振动响应；
步骤S3，振动响应信号经数传通道传送到地面；
步骤S4，利用随机子空间算法对振动响应信号进行模态辨识。
进一步地，所述脉冲激励是多输入脉冲激励。
进一步地，所述卫星在轨振动监测与模态测试系统，包括在SAR天线上最佳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。
进一步地，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。
进一步地，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；
步骤SS4，利用SSI(随机子空间)子函数依次计算不同模型阶次下的模态参数；
步骤SS5，利用聚类分析和稳定图，选择最能反映聚类分析结果的模型阶次，绘制相应的振型，确定SAR天线真实的在轨模态参数。
下面结合附图对本实施例进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实施例提供的针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法，具体包括如下步骤：
布置测点
卫星上天前，在SAR天线上最佳测点位置布置传感器。
给予激励
在卫星稳态控制过程中，通过推力器点火对SAR天线进行脉冲激振。
测得响应
通过在轨振动监测与模态辨识子系统获得SAR天线上各个测点的振动响应。
传输数据
振动响应信号经数传通道传送到地面，作为卫星在轨振动监测与模态辨识系统的输入。
设定辨识频率上下限
给定随机子空间法模态参数辨识频率的上下限。
构造Hankel矩阵
根据数据长度，通道数目，构造Hankel矩阵。
设定阶数
给定模型阶次的计算范围。
进行模态辨识
利用随机子空间子函数依次计算不同模型阶次下的模态参数。
确定真实模态
利用聚类分析和稳定图，确定SAR天线真实的在轨模态参数。
本实施例提供的针对卫星合成孔径雷达(SAR天线)的在轨模态辨识方法，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。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。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种针对卫星合成孔径雷达的在轨模态辨识方法，其特征在于，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；
所述脉冲激励采用多输入脉冲激励；
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；
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；
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；
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；
步骤SS4，利用SSI子函数依次计算不同模型阶次下的模态参数；
步骤SS5，利用聚类分析和稳定图，选择反映聚类分析结果的模型阶次，绘制相应的振型，确定SAR天线真实的在轨模态参数。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109655218B (zh) * 2019-01-08 2020-10-09 上海卫星工程研究所 用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态频率的方法及系统
CN109828033B (zh) * 2019-01-08 2021-08-03 上海卫星工程研究所 基于振动响应相似度分析的损伤识别方法和系统
CN111797500B (zh) * 2020-06-02 2023-07-14 上海卫星工程研究所 基于规范变量分析与改进ssi的太阳电池阵模态辨识方法
CN113460338B (zh) * 2021-07-02 2023-03-31 上海航天测控通信研究所 一种多功能天线重力卸载装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112112C1 (de) * 1981-03-27 1982-09-30 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Pruefvorrichtung fuer ein Radargeraet mit synthetischer Apertur
DE102004046041A1 (de) * 2004-09-21 2006-03-30 Eads Astrium Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur interferometrischen Radarmessung
JP4805976B2 (ja) * 2008-06-02 2011-11-02 財団法人 リモート・センシング技術センター レーダ試験装置

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