CN112422184A - 一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置。方法包括：S1，获取粗指向装置从当前位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；S2，以控制周期为采样周期对路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；S3，控制粗指向装置向目标位置角度转动直到粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到控制周期对应的目标角度。使粗指向装置稳定地跟随规划的路径曲线转动至目标位置角度，对角速度和角加速度进行约束，可大幅度减小激光通信粗指向装置工作时产生的抖动与功率波动，以保证整星的控制稳定度与减小对电源的冲击，减小了卫星的功耗。

Description

一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置

技术领域

本发明涉及空间激光通信领域，特别是涉及一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置。

背景技术

空间光通信光链路能否成功建立、保持的关键就在于粗指向装置的稳定性、精度。在光链路建立之初，主控单元要根据目标卫星空间位置控制装置指向目标，此过程称为预指向；因卫星自控精度有限，预指向会有一定误差，为弥补预指向误差，就需要通过粗指向装置在不确域内进行螺旋扫描，以快速捕获目标卫星。

目前，粗指向装置的控制都是使用电机三闭环控制，包括电流环、速度环、位置环，在预指向、螺旋扫描的过程当中，若直接用目标指向或者螺旋扫描的目标节点角度进行计算控制指令则控制器会快速响应到目标位置，但其响应的路径曲线却不受控制，若目标指向角度与执行器当前角度差距过大，则会造成短时间内角度变化剧烈，从而出现加速度峰值、电流峰值等不稳定因素。因此，当目标角度获悉之后如何规划出合理的路径，避免出现加速度峰值、电流峰值等不稳定因素是急需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，包括：S1，获取粗指向装置从当前位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；S2，以控制周期为采样周期对所述路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；S3，控制粗指向装置向目标位置角度转动直到所述粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期对应的目标角度。

上述技术方案：该方法能够使得粗指向装置稳定地跟随规划的路径曲线转动至目标位置角度，能够对转动过程中的角速度和角加速度进行约束，相比无路径规划的转动控制，可以大幅度减小激光通信粗指向装置工作时尤其是螺旋扫描、预指向工作状态产生的抖动与功率波动，以保证整星的控制稳定度与减小对电源的冲击，此外，在路径规划之后，由于加速度减小，电机所需的力矩变小进而所需电流变小，减小了卫星的功耗，同时其峰值电流大幅度减小也便于电源管理系统分配功率接口。

在本发明的一种优选实施方式中，在转动过程中的每个控制周期内，基于粗指向装置的实际位置角度和所述控制周期对应的目标角度计算获得控制指令，驱动粗指向装置转动的执行机构根据控制指令转动粗指向装置至所述控制周期对应的目标角度。

上述技术方案：基于粗指向装置的实际位置角度以及角速度，再根据路径函数曲线读取当前控制周期对应的目标角度与角速度生成控制指令传输至执行机构，能够有效保证粗指向装置稳定跟随规划的路径曲线。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述S1中，选取二阶导数最小的或二阶导数绝对值小于预设的加速度阈值的函数曲线作为路径曲线。

上述技术方案：能够有效解决粗指向装置转动时加速度突变问题。

在本发明的一种优选实施方式中，所述路径曲线为基于五次多项式函数求解得到，所述S1包括：S11，构建以粗指向装置转动角度为因变量，以时间为自变量的五次多项式函数：θ(t)＝a₅t⁵+a₄t⁴+a₃t³+a₂t²+a₁t+a₀，所述θ(t)表示粗指向装置t时刻的位置角度，a₅、a₄、a₃、a₂、a₁、a₀分别为第六系数、第五系数、第四系数、第三系数、第二系数、第一系数；S12，设粗指向装置的起始转动时刻为t₀、到达目标位置角度的时刻为t_n，以粗指向装置在t₀时刻的位置角度、角速度、角加速度，以及在t_n时刻的角速度、角加速度和目标位置角度为边界条件获得a₅、a₄、a₃、a₂、a₁、a₀的值。

上述技术方案：采用五次多项式函数求解得到路径曲线，使得路径曲线非常平滑，角度加速度变化较小，角速度较稳定，能够极大程度地降低粗指向装置转向目标位置角度时的抖动和功率波动，增加平稳性。

在本发明的一种优选实施方式中，位置角度包括以方位轴为旋转轴的第一角度分量和/或以俯仰轴为旋转轴的第二角度分量。

上述技术方案：实现粗指向装置两个自由度或一个自由度转动的平稳控制。

在本发明的一种优选实施方式中，当位置角度包括第一角度分量和第二角度分量时，同时或分时执行步骤一和步骤二；所述步骤一为：获取粗指向装置从当前位置角度的第一角度分量转动到目标位置角度的第一角度分量的第一路径曲线；以控制周期为采样周期对所述第一路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期在第一角度分量上对应的目标角度；在以方位轴为旋转轴的旋转方向上，控制粗指向装置向目标位置角度的第一角度分量转动直到所述粗指向装置的实际位置角度的第一角度分量等于目标位置角度的第一角度分量，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期在第一角度分量上对应的目标角度；所述步骤二为：获取粗指向装置从当前位置角度的第二角度分量转动到目标位置角度的第二角度分量的第二路径曲线；以控制周期为采样周期对所述第二路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期在第二角度分量上对应的目标角度；在以俯仰轴为旋转轴的旋转方向上，控制粗指向装置向目标位置角度的第二角度分量转动直到所述粗指向装置的实际位置角度的第二角度分量等于目标位置角度的第二角度分量，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期在第二角度分量上对应的目标角度。

上述技术方案：简化粗指向装置的整体转动平稳控制，可分解为在第一角度分量和第二角度分量上进行转动平稳控制。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种粗指向装置的预指向方法，包括：获取预指向的目标位置角度、粗指向装置的当前位置角度，执行本发明所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，完成预指向操作。

上述技术方案：该预指向方法能够使得粗指向装置稳定地跟随规划的路径曲线转动至预指向的目标位置角度，能够对转动过程中的角速度和角加速度进行约束，相比无路径规划的转动控制，可以大幅度减小激光通信粗指向装置工作时产生的抖动与功率波动，以保证整星的控制稳定度与减小对电源的冲击，此外，在路径规划之后，由于加速度减小，电机所需的力矩变小进而所需电流变小，减小了卫星的功耗，同时其峰值电流大幅度减小也便于电源管理系统分配功率接口。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种粗指向装置的螺旋扫描方法，包括：获取粗指向装置的当前位置角度；采用N条线段逼近螺旋线，以线段端点为节点，以粗指向装置的当前位置角度为起始节点，获取后续N个节点的位置角度；依次对N条线段执行以下步骤：按照本发明所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法控制粗指向装置从线段第一个节点的位置角度转动到所述线段第二个节点的位置角度，所述N为正整数。

上述技术方案：本螺旋扫描方法除具有上述用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法的有益效果外，还具有在粗指向装置螺旋扫描工作状态时，相比无路径规划的螺旋扫描方式，可以大幅度减小由机构连续快速转动引起的连续卫星抖动，从而降低卫星自控的难度的有益效果。

在本发明的一种优选实施方式中，粗指向装置的角速度为：

其中，ω(n)表示粗指向装置第n时刻的角速度，θ(n)表示粗指向装置在第n时刻的位置角度，θ(n-1)表示粗指向装置在(n-1)时刻的位置角度，θ(n-2)表示粗指向装置在(n-2)时刻的位置角度，n≥2。

上述技术方案：便于快速获取粗指向装置的角速度。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制装置，包括主控单元、驱动粗指向装置绕方位轴旋转的第一执行机构、驱动粗指向装置绕俯仰轴旋转的第二执行机构、检测粗指向装置绕方位轴旋转的旋转角度的第一角度传感器、检测粗指向装置绕俯仰轴旋转的旋转角度的第二角度传感器；所述主控单元分别与第一执行机构、第二执行机构、第一角度传感器和第二角度传感器连接；所述主控单元通过第一角度传感器和第二角度传感器获取粗指向装置的实际位置角度；所述主控单元获取粗指向装置从起始位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；所述主控单元以控制周期为采样周期对所述路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；所述主控单元在每个控制周期内根据粗指向装置的当前位置角度和所述控制周期对应的目标角度计算出控制指令，并将控制指令传输给第一执行机构和/或第二执行机构，直到粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度。

上述技术方案：该控制装置能够使得粗指向装置稳定地跟随规划的路径曲线转动至目标位置角度，能够对转动过程中的角速度和角加速度进行约束，相比无路径规划的转动控制，可以大幅度减小激光通信粗指向装置工作时尤其是螺旋扫描、预指向工作状态产生的抖动与功率波动，以保证整星的控制稳定度与减小对电源的冲击，此外，在路径规划之后，由于加速度减小，电机所需的力矩变小进而所需电流变小，减小了卫星的功耗，同时其峰值电流大幅度减小也便于电源管理系统分配功率接口。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法的流程示意图；

图2是本发明一具体实施方式中预指向路径规划后转动角度关于时间函数曲线；

图3是本发明一具体实施方式中离散化处理预指向路径规划后的函数表示示意图；

图4是本发明一具体实施方式中螺旋扫描路径规划后的转动角度关于时间函数曲线；

图5是本发明一具体实施方式中离散化处理螺旋扫描路径规划后的函数表示示意图；

图6是本发明一种应用场景中粗指向装置转动控制的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明公开了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，在一种优选实施方式中，如图1所示，包括：

S1，获取粗指向装置从当前位置角度转动到目标位置角度的路径曲线，如图2所示；

S2，以控制周期为采样周期对路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度，如图3所示，每个控制周期具有一个对应的目标角度；

S3，控制粗指向装置向目标位置角度转动直到粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到控制周期对应的目标角度。

在本实施方式中，优选的，以当前位置角度为初始点，目标位置角度为终点，路径曲线以粗指向装置旋转角度为因变量，时间为自变量，以粗指向装置在t₀时刻的位置角度x₀、角速度v₀、角加速度a₀，以及在t_n时刻的角速度v_t、角加速度a_t和目标位置角度x_t为边界，选取二阶导数最小的或二阶导数绝对值小于预设的加速度阈值的函数曲线作为路径曲线，优选但不限于从五次多项式函数求解得到路径曲线。加速度阈值为预设值，可根据经验设定。

在本实施方式中，粗指向装置包括两个方向的旋转自由度，一个为绕方位轴旋转的自由度，另一个为绕俯仰轴旋转的自由度，任一一个旋转自由度均可按照上述S1－S3步骤转动到该自由度的目标位置角度。在一种优选实施方式中，在转动过程中的每个控制周期内，基于粗指向装置的实际位置角度和控制周期对应的目标角度计算获得控制指令，驱动粗指向装置转动的执行机构根据控制指令转动粗指向装置至控制周期对应的目标角度。

在本实施方式中，执行机构优选但不限于为舵机或电机，以及连接舵机或电机与粗指向装置的连接机构。计算粗指向装置的实际位置角度和该控制周期对应的目标角度的角度差值，将这个角度差值转换为驱动执行机构的控制指令，该控制指令优选但不限于为舵机或电机的步进脉冲数，根据角度差值获取舵机或电机的控制指令的方法为现有技术，在此不再赘述。

在一种优选实施方式中，当路径曲线为基于五次多项式函数求解得到时，S1包括：S11，构建以粗指向装置转动角度为因变量，以时间为自变量的五次多项式函数：θ(t)＝a₅t⁵+a₄t⁴+a₃t³+a₂t²+a₁t+a₀，θ(t)表示粗指向装置t时刻的位置角度，a₅、a₄、a₃、a₂、a₁、a₀分别为第六系数、第五系数、第四系数、第三系数、第二系数、第一系数；S12，设粗指向装置的起始转动时刻为t₀、到达目标位置角度的时刻为t_n，以粗指向装置在t₀时刻的位置角度x₀、角速度v₀、角加速度a₀，以及在t_n时刻的角速度v_t、角加速度a_t和目标位置角度x_t为边界条件获得a₅、a₄、a₃、a₂、a₁、a₀的值。

在本实施方式中，为保持时效性，粗指向装置需在规定时间内到达目标位置，可预先设置好(t_n-t₀)，这样就已知了到达目标位置角度的时刻t_n。在本实施方式中，设参数向量为：y＝[a₅ a₄ a₃ a₂ a₁ a₀]，边界条件向量为：q＝[x₀ v₀ a₀ x_t v_t v₀]，则满足Ay＝q，其中，A表示系数矩阵为：

则参数向量y为：y＝A^-1q。

在一种优选实施方式中，位置角度包括以方位轴为旋转轴的第一角度分量和/或以俯仰轴为旋转轴的第二角度分量，即位置角度可为第一角度分量，或者第二角度分量，或者第一角度分量和第二角度分量。因此，在步骤S1－S3中，当前位置角度可包含当前位置的第一角度分量和/或当前位置的第二角度分量，目标位置角度可包含目标位置的第一角度分量和/或目标位置的第二角度分量。

在一种优选实施方式中，当位置角度包括第一角度分量和第二角度分量时，同时或分时执行步骤一和步骤二；

步骤一为：获取粗指向装置从当前位置角度的第一角度分量转动到目标位置角度的第一角度分量的第一路径曲线；以控制周期为采样周期对第一路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期在第一角度分量上对应的目标角度；在以方位轴为旋转轴的旋转方向上，控制粗指向装置向目标位置角度的第一角度分量转动直到粗指向装置的实际位置角度的第一角度分量等于目标位置角度的第一角度分量，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到控制周期在第一角度分量上对应的目标角度；

步骤二为：获取粗指向装置从当前位置角度的第二角度分量转动到目标位置角度的第二角度分量的第二路径曲线；以控制周期为采样周期对第二路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期在第二角度分量上对应的目标角度；在以俯仰轴为旋转轴的旋转方向上，控制粗指向装置向目标位置角度的第二角度分量转动直到粗指向装置的实际位置角度的第二角度分量等于目标位置角度的第二角度分量，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到控制周期在第二角度分量上对应的目标角度。

在本实施方式中，第一路径曲线和第二路径曲线均以粗指向装置旋转角度为因变量，时间为自变量，选取二阶导数最大值小于预设的加速度阈值的函数曲线获得，具体的优选但不限于五次多项式函数求解得到路径曲线。

本发明还公开了一种粗指向装置的预指向方法，在一种优选实施方式中，预指向方法包括：获取预指向的目标位置角度、粗指向装置的当前位置角度，执行上述用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，完成预指向操作。如图2所示为预指向时路径曲线的示意图，图3所示为预指向时路径曲线离散化后的示意图。

在本实施方式中，求解得到图2所示的曲线时，一般地，认为粗指向装置在起始位置(即当前位置角度)和目标位置的角速度与角加速都为零。

本发明还公开了一种粗指向装置的螺旋扫描方法，在一种优选实施方式中，螺旋扫描方法包括：获取粗指向装置的当前位置角度；采用N条线段逼近螺旋线，以线段端点为节点，以粗指向装置的当前位置角度为起始节点，获取后续N个节点的位置角度；依次对N条线段执行以下步骤：按照上述用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法控制粗指向装置从线段第一个节点的位置角度转动到线段第二个节点的位置角度。

在本实施方式中，以粗指向装置的当前位置角度为起始节点位置，可认为起始节点位置的角速度与角加速都为零，则其余节点的角速度可按照如下公式求得：

其中，ω(n)表示粗指向装置第n时刻的角速度，θ(n)表示粗指向装置在第n时刻的位置角度，θ(n-1)表示粗指向装置在(n-1)时刻的位置角度，θ(n-2)表示粗指向装置在(n-2)时刻的位置角度，n≥2，n为正整数，到达其余节点的时间可根据要求预先设置为已知。

在本实施方式中，在实际应用中，在螺旋扫描中可能扫描完N条线段也可能仅扫描前面的部分线段，当寻找到目标时，停止螺旋扫描，因此可预先设置好N条路径曲线，也可走完上一相邻两节点的路径曲线后再计算下一相邻两节点的路径曲线。图4中给出了4个位置连续的相邻两节点之间的路径曲线，图5对图4中的每条路径曲线进行了离散化处理。

本发明还公开了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制装置，在一种优选实施方式中，装置包括主控单元、驱动粗指向装置绕方位轴旋转的第一执行机构、驱动粗指向装置绕俯仰轴旋转的第二执行机构、检测粗指向装置绕方位轴旋转的旋转角度的第一角度传感器、检测粗指向装置绕俯仰轴旋转的旋转角度的第二角度传感器；主控单元分别与第一执行机构、第二执行机构、第一角度传感器和第二角度传感器连接；主控单元通过第一角度传感器和第二角度传感器获取粗指向装置的实际位置角度；主控单元获取粗指向装置从起始位置角度转动到目标位置角度的路径曲线，优选的，基于五次多项式函数的获取路径曲线；主控单元以控制周期为采样周期对路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；主控单元在每个控制周期内根据粗指向装置的当前位置角度和控制周期对应的目标角度计算出控制指令，并将控制指令传输给第一执行机构和/或第二执行机构，直到粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度。

在本实施方式中，当位置角度仅包括第一角度分量时，主控单元将控制指令传输给第一执行机构；当位置角度仅包括第二角度分量时，主控单元将控制指令传输给第二执行机构；位置角度包括第一角度分量和第二角度分量时，主控单元将不同的控制指令传输给第一执行机构和第二执行机构。

在本实施方式中，第一角度传感器和第二角度传感器优选但不限于为光电编码器，分别与第一执行机构和第二执行机构机械固定连接。

在本实施方式一种应用场景中，如图6所示，对于预指向工作状态，主控单元计算得到目标指向角度θ_target，建立一条路径曲线。

在本应用场景中，对于螺旋扫描工作状态，主控单元计算得到扫描曲线中多个节点对应的节点目标角度[θ_target1 θ_target2 ..... θ_targetN]，使用N条线段逼近标准螺旋线形状，则折线上每一个节点作为一个目标位置点，可对应一个绕方位轴旋转的角度和绕俯仰轴旋转的角度，除了当前位置节点(即起始节点)外，还包含了N个目标位置节点，相邻两个节点获取一条路径曲线，直到计算出所有相邻两个节点目标角度之间的路径曲线并离散化处理，得到每个控制周期对应的离散化目标角度，在粗指向装置转动过程中主控单元实时获取第一角度传感器和第二角度传感器输出的角度信息，以获得各节点的角度和角速度，便于构造路径曲线。N为正整数。

在本应用场景中，如图6所示，主控单元将路径曲线函数进行离散化处理，分解得到每一个控制周期对应的目标角度。对于每条路径曲线，光电编码器实时测量粗指向装置的角度信息，在每一个控制周期开始时将粗指向装置的实际角度信息传输至主控单元。主控单元读取当前控制周期对应的目标角度，联合光电编码器测量的实际角度信息值计算出控制指令并传输给执行机构。执行机构根据当前控制周期的运动控制指令进行定转向转动；光电编码器实时测量粗指向装置的角度信息，若当前角度信息稳定在最后一个控制周期对应的目标角度则终止转动，否则进入下一控制周期的转动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，其特征在于，包括：

S1，获取粗指向装置从当前位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；

S2，以控制周期为采样周期对所述路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；

S3，控制粗指向装置向目标位置角度转动直到所述粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期对应的目标角度。

2.如权利要求1所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，其特征在于，在转动过程中的每个控制周期内，基于粗指向装置的实际位置角度和所述控制周期对应的目标角度计算获得控制指令，驱动粗指向装置转动的执行机构根据控制指令转动粗指向装置至所述控制周期对应的目标角度。

3.如权利要求1所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，其特征在于，在所述S1中，选取二阶导数最小的或者二阶导数绝对值小于预设的加速度阈值的函数曲线作为路径曲线。

4.如权利要求3所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，其特征在于，所述路径曲线为基于五次多项式函数求解得到，所述S1包括：

S11，构建以粗指向装置转动角度为因变量，以时间为自变量的五次多项式函数：θ(t)＝a₅t⁵+a₄t⁴+a₃t³+a₂t²+a₁t+a₀，所述θ(t)表示粗指向装置t时刻的位置角度，a₅、a₄、a₃、a₂、a₁、a₀分别为第六系数、第五系数、第四系数、第三系数、第二系数、第一系数；

S12，设粗指向装置的起始转动时刻为t₀、到达目标位置角度的时刻为t_n，以粗指向装置在t₀时刻的位置角度、角速度、角加速度，以及在t_n时刻的角速度、角加速度和目标位置角度为边界条件获得a₅、a₄、a₃、a₂、a₁、a₀的值。

5.如权利要求1所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，其特征在于，位置角度包括以方位轴为旋转轴的第一角度分量和/或以俯仰轴为旋转轴的第二角度分量。

6.如权利要求5所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，其特征在于，当位置角度包括第一角度分量和第二角度分量时，同时或分时执行步骤一和步骤二；

所述步骤一为：获取粗指向装置从当前位置角度的第一角度分量转动到目标位置角度的第一角度分量的第一路径曲线；以控制周期为采样周期对所述第一路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期在第一角度分量上对应的目标角度；在以方位轴为旋转轴的旋转方向上，控制粗指向装置向目标位置角度的第一角度分量转动直到所述粗指向装置的实际位置角度的第一角度分量等于目标位置角度的第一角度分量，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期在第一角度分量上对应的目标角度；

所述步骤二为：获取粗指向装置从当前位置角度的第二角度分量转动到目标位置角度的第二角度分量的第二路径曲线；以控制周期为采样周期对所述第二路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期在第二角度分量上对应的目标角度；在以俯仰轴为旋转轴的旋转方向上，控制粗指向装置向目标位置角度的第二角度分量转动直到所述粗指向装置的实际位置角度的第二角度分量等于目标位置角度的第二角度分量，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期在第二角度分量上对应的目标角度。

7.一种粗指向装置的预指向方法，其特征在于，包括：

获取预指向的目标位置角度、粗指向装置的当前位置角度，执行权利要求1－6之一所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，完成预指向操作。

8.一种粗指向装置的螺旋扫描方法，其特征在于，包括：获取粗指向装置的当前位置角度；采用N条线段逼近螺旋线，以线段端点为节点，以粗指向装置的当前位置角度为起始节点，获取后续N个节点的位置角度；依次对N条线段执行以下步骤：

按照权利要求1－6之一所述的用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法控制粗指向装置从线段第一个节点的位置角度转动到所述线段第二个节点的位置角度，所述N为正整数。

9.如权利要求8所述的粗指向装置的螺旋扫描方法，其特征在于，粗指向装置的角速度为：

其中，ω(n)表示粗指向装置第n时刻的角速度，θ(n)表示粗指向装置在第n时刻的位置角度，θ(n-1)表示粗指向装置在(n-1)时刻的位置角度，θ(n-2)表示粗指向装置在(n-2)时刻的位置角度，n≥2。

10.一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制装置，其特征在于，包括主控单元、驱动粗指向装置绕方位轴旋转的第一执行机构、驱动粗指向装置绕俯仰轴旋转的第二执行机构、检测粗指向装置绕方位轴旋转的旋转角度的第一角度传感器、检测粗指向装置绕俯仰轴旋转的旋转角度的第二角度传感器；所述主控单元分别与第一执行机构、第二执行机构、第一角度传感器和第二角度传感器连接；

所述主控单元通过第一角度传感器和第二角度传感器获取粗指向装置的实际位置角度；所述主控单元获取粗指向装置从起始位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；所述主控单元以控制周期为采样周期对所述路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；所述主控单元在每个控制周期内根据粗指向装置的当前位置角度和所述控制周期对应的目标角度计算出控制指令，并将控制指令传输给第一执行机构和/或第二执行机构，直到粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度。

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