基于蒙特卡洛法的卫星天线板展开精度分析

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1、第34卷第6期航天返回与遥感2013年12月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING89基于蒙特卡洛法的卫星天线板展开精度分析吴建云王春洁汪瀚（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191）摘要卫星天线板的展开精度对卫星在轨工作精度有影响显著，展开精度受多种因素影响，其中加工装配误差难以避免且具有不确定性，需利用统计和概率方法进行研究。文章分析了卫星天线板支撑机构锁定铰链锁定位置偏差对天线板展开精度的影响；建立了卫星天线板动力学模型，提取动力学分析结果作用于展开状态的天线板有限元模型进行静力分析，得到结构节点变形；定义了衡量

2、天线板变形程度的精度指标，包括平面度偏差和指向角度偏差；基于给定的铰链锁定误差分布，采用蒙特卡洛法得到了天线板展开状态下精度指标的概率分布，拟合并验证了其满足正态分布，为天线板的可靠性设计和展开精度改进提供了依据。关键词卫星天线板蒙特卡洛法锁定偏差精度分析中图分类号:V11文献标志码:A文章编号:1009-8518(2013)06-0089-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2013.06.012AccuracyAnalysisofSatelliteAntennaPlateDeploymentBasedonMonteCarloMe

3、thodWUJianyunWANGChunjieWANGHan（MechanicalEngineeringandAutomationSchoolofBeihangUniversity,Beijing100191,China）AbstractThedeploymentprecisionofsatelliteantennaplateinfluencesorbitaccuracysignificantly.Deploymentaccuracyisaffectedbymanyfactors,ofwhichtheerrorsfromprocessingandassem

4、blyaredif-ficulttoavoidandwithuncertainty,andneedbestudiedbyusingstatisticalandprobabilisticmethods.Thispaperanalyzestheinfluenceonthedeploymentprecisionofthesatellitemechanismwhichiscausedbythelockangledeviationoflockablejointsequippedontheantennasupportmechanism,establishthedynam

5、icmodel,extracttheanalysisresultsforstaticanalysisonthefiniteelementmodeltogetnodesdeformation,anddefinesthedeviationoftheantennaflatnessandpointingdirectiontomeasurethedeformationoftheantennaplate.Basedonthegivenhingelockingerrordistribution,thepaperusesMonteCarlomethodtogetapreci

6、sionprobabilitydistributionofthedeployedantenna,whichisfittedandverifiedtobeanormaldis-tribution;andcanbeabasisofreliabilitydesignandimprovementoftheantennadeploymentaccuracy.Keywordssatelliteantennaplate;MonteCarlomethod;lockangledeviation;precisionanalysis1引言合成孔径雷达（SyntheticApert

7、ureRadar，SAR）卫星是自20世纪70年代末发展起来的新型对地观收稿日期：2013-10-1590航天返回与遥感2013年第34卷察遥感卫星，其中有源相控平面阵型的SAR卫星具有质量大、尺寸大、功耗大等特征，其在轨工作精度[1-2]和天线机械精度紧密相关。在空间展开状态下，大质量大尺寸的天线板主要是以悬臂状态装配于星体[3-4]两侧，其工作精度受多重条件影响，如卫星工作的热环境、结构加工装配误差、机体振动影响等，其中，由太阳辐射能和星体负载工作产生的热能可以通过隔热技术加以有效隔绝，振动的影响可以通过被动阻尼器和隔振设备加以隔绝，但结构加工和装配产生

8、的误差不易消除。因此，分析加工装配误差对结构精度的影