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龙图腾网恭喜西安交通大学申请的专利一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115453216B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211081912.7，技术领域涉及：G01R29/10；该发明授权一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法是由刘思鸣;谢石林;刘欣良;刘冲;李云飞;苏有彪;吴啟琛设计研发完成，并于2022-09-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法在说明书摘要公布了：一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法，通过大型环形天线竖向绳索上的力传感器监测竖向绳索上的张力变化；建立绳索张力优化模型，结合竖向绳索上的张力变化，进而求解大型环形天线其余绳索的张力；然后采用现有张力更新绳索长度，进一步求解力密度，并通过力密度法求解各自由节点的坐标；之后判断优化模型求解得到的绳索张力与初始绳索张力的差值；最后通过自由节点坐标求解大型环形天线反射面精度；本发明通过建立求解环形天线中其余绳索张力的优化模型，通过绳长方程以及力密度法得到自由节点坐标，最终通过不断循环迭代求得大型环形天线反射面精度，为大型环形天线在轨反射面调整提供了数据基础，具有重要工程应用价值。

本发明授权一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法在权利要求书中公布了：1.一种基于感知竖向绳索张力的大型环形天线反射面精度辨识方法，其特征在于：具体包括以下步骤： 步骤1、通过大型环形天线竖向绳索上的力传感器监测竖向绳索上的张力变化ΔFv； 步骤2、建立绳索张力优化模型，通过步骤1感知得到的竖向绳索上的张力变化ΔFv，求解大型环形天线前索网和后索网上的张力；具体为：根据步骤1求解得到的竖向绳索张力变化ΔFv，通过式1得到竖向绳索当前的张力值： 其中Fv为此时竖向绳索张力向量，为竖向绳索初始张力向量，ΔFv为竖向绳索张力变化向量； 在环形天线索网中存在各绳索张力的平衡方程，如在节点i处存在张力在x,y,z三个方向上张力平衡如式2所示， 其中节点i和节点j为相邻节点，Fij为连接节点i和节点j的绳索上的张力，xi,yi,zi为节点i在x,y,z三个方向上的坐标，xj,yj,zj为节点j在x,y,z三个方向上的坐标，lij为连接节点i和节点j的绳索绳长； 绳索长度lij采用相邻节点i和节点j的坐标进行表示，如式3所示， 引入拓扑矩阵C，拓扑矩阵C更好的描述节点和绳索之间的关系，因而帮助简化平衡方程；拓扑矩阵C的定义如式4所示， 其中拓扑矩阵的含义为对于第i根绳索，认为该绳索与索网中的节点a以及节点b相连，定义其连接的第一个节点为节点a，第二个节点为节点b，当j＝a时，拓扑矩阵取值+1；当j＝b时，拓扑矩阵取值-1；当j≠a并且j≠b时，拓扑矩阵取值0； 环形天线中绳索与桁架相连的节点称为固定节点，其余均为自由节点，将拓扑矩阵C按照固定节点和自由节点进行分块，如式5所示 C＝[Cfree|Cfixed]5 其中Cfree为与自由节点相关的拓扑矩阵，Cfixed为与固定节点相关的拓扑矩阵； 同样的，也将环形天线中各节点的坐标按照固定节点和自由节点分离，如式6所示 其中，xfree,yfree,zfree为自由节点在x,y,z三个方向上的坐标，xfixed,yfixed,zfixed为固定节点在x,y,z三个方向上的坐标； 通过这种方式将平衡方程中的位移差部分表示如式7所示 其中ux＝[u1x,u2x,…,unx]T,uy＝[u1y,u2y,…,uny]T,uz＝[u1z,u2z,…,unz]T为x,y,z三个方向上的位移差向量，n为环形天线中的绳索数量； 环形天线索网中的张力平衡方程就简化成如式8所示形式 其中Ux＝diagux,Uy＝diaguy,Uz＝diaguz,L＝diagl,l＝[l1,···,li,…,ln]T,F＝[F1,F2,···,Fn]T,li是第i根绳索的长度； 环形天线中自由节点处的平衡方程进一步简化为如式9所示形式 A3m×nFn×1＝03m×19 其中n为环形天线中的绳索数量，m为环形天线中的自由节点数量； 由于竖向绳索张力通过力传感器感知得到，因而将张力平衡方程中与竖向绳索相关部分以及与其余绳索相关部分分离，A3m×n＝[Av|Ar],如式10所示： ArFr＝bv10 其中bv＝-AvFv，Av和Ar为A3m×n矩阵中与竖向绳索相关的部分以及与其余绳索相关的部分，Fv和Fr为向量Fn×1中与竖向绳索相关的部分以及与其余绳索相关的部分； 之后建立求解其余绳索张力的优化模型，如式11所示： 其中为除去环形天线竖向绳索张力外的其余绳索张力向量，Fri为第i根绳索的张力值，nr为除去环形天线竖向绳索外其余绳索的数量，为除去环形天线竖向绳索外的其余绳索张力向量平均值，为环形天线前索网张力平均值，为环形天线后索网张力的平均值，nf为环形天线前索网绳索的数量，nb为环形天线后索网绳索的数量； 最终通过遗传算法求解该优化模型，得到全部绳索张力向量F＝[Ff,Fb,Fv]T； 步骤3、采用步骤2求解所得的现有张力更新绳索长度，并进一步求解力密度，在此基础上通过力密度法求解各自由节点的坐标；具体为：在感知得到全部绳索张力后，采用绳索张力对于环形天线中索网绳索进行更新，如式12所示 其中l0ij是连接相邻节点i和节点j的绳索的初始长度，E是绳索的杨氏模量，A是绳索的截面积，α是绳索的线性热膨胀系数，T和T0分别为当前温度和初始温度； 之后计算环形天线索网中各绳索的力密度，如式13所示 其中qij为连接相邻节点i以及节点j绳索的力密度； 通过力密度法最终求解得到绳索网中各自由节点坐标，其中包括反射面上节点对应的坐标，如式14所示 其中Q＝diagq，q＝[q1,q2,...,qn]T为各绳索力密度形成的力密度向量； 步骤4、判断步骤2在第k次循环中使用优化模型求解得到的除竖向绳索外的其余绳索张力与在前一次循环中求解得到的除竖向绳索外的其余绳索张力的差值是否满足误差要求，若满足，则输出自由节点坐标；若不满足则返回步骤2，并用步骤3中求解得到的自由节点坐标对优化模型进行更新，之后循环进行步骤2-4，直至差值满足误差要求； 步骤5、通过最后一次循环中步骤3得到的自由节点坐标求解大型环形天线反射面精度。

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