应用机器视觉的柔性卫星在轨模态辨识方法

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1、V01．25No．6航天器工程第25卷第6期32SPACECRAFTENGINEERING2016年12月应用机器视觉的柔性卫星在轨模态辨识方法仇曼骏沈毅力仲惟超吕旺(上海卫星工程研究所，上海201109)摘要针对柔性卫星在轨模态辨识问题，提出一种应用机器视觉对卫星大型柔性附件在轨受到激励时进行模态辨识的方法。通过对视觉系统进行在轨标定以获取辨识数据源，并考虑机器视觉引起的噪声大、高频模态辨识困难等问题，采用将信号增强与奇异熵降噪相结合的高频增强，剔除虚假模态以改进模态辨识效果。利用气浮平台进行全物理试验，以低幅随机激励模拟卫星在轨平稳运行状态，采用上述方法辨识得到卫星模态参数。

2、试验结果表明：文章提出的方法工程易实现，高频增强后辨识度高，可用于柔性卫星在轨模态辨识。关键词柔性卫星；机器视觉；在轨标定；高频增强；模态辨识中图分类号：V414．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．06．006MOdalIdentificatiOnMethodofOn—orbitFlexibleSatelliteBasedonMachineVisionQIUMinjunSHENYiliZHONGWeichaoLYUWang(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai201109

3、，China)Abstract：Consideringthemodalidentificationofon—orbitflexiblesatellite，thispaperpresentsamodalidentificationmethodbasedonmachinevisionfor1argeflexibleassessary．Themethodgetsthedatabyadoptingon—orbitvisionsystemcalibration．Meanwhile，consideringthe1argevisionmeasurementerroranddifficultyo

4、fmodalidentification，high—frequencyenhancementisusedtocancelpseudomodeandimproVemodalidentificationeffectiveness．Fullphysicsexperimentsbasedonair—bearingplatformareconductedtoverifythemethod．Withlowamplituderandomex—citationtosimulatethesteadyoperationstatusofon—orbitsatellite，themodalparamet

5、ersofsa—tellitecanbeidentifiedbythemethodmentionedabove．Experimentalresultsindicatethatthismethodisfeasibleandhasbetteridentificationresultwithhigh—frequencyenhancement．There—fore，itissuitabIeforon—orbitflexibIesateUitemodalidentification．Keywords：flexiblesatellite；machinevision；on-orbitcalib

6、ration；high—frequencyenhancement；ITlodalidel】tification1引言现代航天任务大多是研制以中心刚体加轻质柔性附件为典型结构特征的柔性卫星，已成为航天器发展的一个重要趋势。柔性卫星具有刚柔耦合、有时存在低频模态密集等不可忽视的特点，使得原有刚体动力学模型不能准确描述卫星动力学特性，需要更加精确的柔性卫星动力学模型才能进行姿态控制系统设计‘卜2I。传统的方法是进行有限元分析并收稿日期：2016一06—24；修回日期：2016一08—30基金项目：国家重大航天工程作者简介：仇昊骏，男，硕士研究生，研究方向为卫星总体动力学与控制。Ema订

7、：yamaqmj@163．com。第6期仇曼骏等：应用机器视觉的柔性卫星在轨模态辨识方法辅以地面试验修正模态参数，然而地面并不能完全模拟太空环境，这使得柔性卫星结构动力学模态参数的精确确定存在较大困难B]。因此，柔性卫星的整星在轨模态辨识研究工作势在必行[4]。实现柔性卫星的在轨模态辨识，需要解决振动信号测量和模态辨识两个问题。其中，振动信号测量一般可分为接触式和非接触式[3]。地面试验常采用安装加速度计的接触式测量方式，但考虑柔性附件复杂的展开过程及可靠性等要求，显然激光测量、