专利摘要

本发明属于大口径射电望远镜运动控制领域，具体涉及了一种大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法及系统，旨在解决大口径射电望远镜频繁急速变速变向带来的速度不连续及扫描轨迹有效利用率低的问题。本发明包括：基于天区扫描参数，初始化各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度；提取天球坐标系中赤经赤纬，并结合时间作为待规划变量构建赤经‑赤纬‑时间的时空Bezier曲线方程；以曲线曲率最小为目标，综合正常扫描段轨迹，获取天球坐标系下扫描天区赤经赤纬完整轨迹；转换获取馈源终端地球东‑北‑天坐标系下的规划后运行轨迹。本发明OTF扫描速度连续，对系统冲击小，规划后轨迹中没有停顿过程，提高了扫描轨迹的有效利用率。

权利要求

1.一种大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，该方法包括：

步骤S100，获取大口径射电望远镜系统参数和预设的待扫描天区扫描参数；

步骤S200，基于所述预设的待扫描天区扫描参数，以馈源支撑系统终端起止扫描速度为零为第一约束条件，通过预设的第一方程初始化各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度；所述预设的第一方程为正常观测时赤经赤纬运行轨迹方程；

步骤S300，基于所述各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度，结合各待规划扫描段的起止处的时刻，构建赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线方程；

步骤S400，采用遗传算法以所述赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线方程的曲率最小为目标，结合预设的第二方程，获取规划好的天球坐标系下的赤经-赤纬-时间轨迹；所述预设的第二方程为将天球坐标系下赤经赤纬映射到地球东-北-天坐标系的轨迹方程；

步骤S500，以规划后的各待规划段轨迹为第一轨迹，以通过预设的第一方程获取的各段轨迹为第二轨迹，综合第一轨迹和第二轨迹获取天球坐标系下待扫描天区赤经赤纬完整轨迹；

步骤S600，基于所述天球坐标系下待扫描天区赤经赤纬完整轨迹，结合所述预设的第二方程，获取馈源支撑系统终端地球东-北-天坐标系下的规划后的扫描运行轨迹。

2.根据权利要求1所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，所述大口径射电望远镜系统参数包括大口径射电望远镜所处的经度、纬度、主动反射面曲率半径、反射焦比、馈源终端运行的最大速度和最大加速度；

所述预设的待扫描天区扫描参数包括待扫描天区的扫描起始点赤经、扫描起始点赤纬、扫描结束点赤经、扫描结束点赤纬、扫描间隔角度、扫描方向、赤经线扫描速度、赤纬线扫描速度、开始扫描时间、结束扫描时间、观测当天世界时间0时对应的恒星时。

3.根据权利要求2所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，所述正常观测时赤经赤纬运行轨迹方程，其表示为：

其中，，，，，，，为自然数，为北京时间，代表下取整操作，和为时刻的赤经和赤纬。

4.根据权利要求3所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，步骤S200中初始化各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度，其方法为：

步骤S210，初始化起始待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度：

将待扫描天区的起始位置作为起始待规划扫描段的起始位置，对应的速度，起始待规划扫描段的终止位置，对应的速度；

步骤S220，初始化中间待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度：

将前一段待规划扫描段的终止位置作为当前待规划扫描段的起始位置，对应的速度，将根据扫描方向且与距离为的位置作为当前待规划扫描段的终止位置，对应的速度；

步骤S230，初始化终止待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度：

将待扫描天区的终止位置作为终止待规划扫描段的终止位置，对应的速度，终止待规划扫描段的起始位置，对应的速度；

其中，、、、、和对应的第一个分量均为赤经速度，第二个分量均为赤纬速度，赤经速度和赤纬速度对应的单位均为°/小时，，为符号参数，为馈源支撑系统的控制周期的N倍，N为正整数，和通过所述预设的第一方程获取，、为前一段正常扫描段的起止位置的赤纬，、为当前正常扫描段的起止位置的赤纬。

5.根据权利要求4所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，步骤S300包括：

步骤S310，基于所述各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度，确定三阶Bezier曲线的第一控制点和第四控制点；

步骤S320，结合第一控制点、第四控制点和各待规划扫描段的起止处的时刻，确定三阶Bezier曲线的第二控制点和第三控制点：

步骤S330，基于所述三阶Bezier曲线的第一控制点、第二控制点、第三控制点和第四控制点，构建赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线方程；

其中，分别为待规划扫描段起始位置对应的赤经、赤纬和时间，分别为待规划扫描段终止位置对应的赤经、赤纬和时间，、分别表示待规划扫描段起始位置和终止位置对应的速度，为第一控制点到第二控制点的距离，为第三控制点到第四控制点的距离。

6.根据权利要求5所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，所述第一控制点到第二控制点的距离和第三控制点到第四控制点的距离满足条件：

。

7.根据权利要求5所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，步骤S400包括：

步骤S410，以所述赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线方程中第一控制点到第二控制点的距离和第三控制点到第四控制点的距离作为待优化参数，通过遗传算法获取最佳第二控制点和第三控制点，得到最优赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线；

步骤S420，离散化所述最优赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线，获取以控制周期为时间间隔的各时刻赤经-赤纬坐标，得到天球坐标系下时空Bezier轨迹；

步骤S430，通过预设的第二方程将所述天球坐标系下时空Bezier轨迹转换为馈源支撑系统终端地球东-北-天坐标系下的轨迹，并检测是否存在各时刻对应的速度、加速度均满足第二约束条件的第二控制点和第三控制点，若不存在，则跳转步骤S440；若存在，则跳转步骤S450；

步骤S440，更新当前待规划段轨迹的起止处对应的时间、赤经赤纬的位置，并跳转步骤S410；

步骤S450，以最后一次迭代的步骤S420获取的天球坐标系下时空Bezier轨迹作为规划好的天球坐标系下的赤经-赤纬-时间轨迹；

其中，所述第二约束条件为：馈源终端运行速度不大于并且馈源终端运行的加速度不大于。

8.根据权利要求7所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，所述预设的第二方程，其表示为：

其中，，为北京时间，为待扫描点射电源的赤经，为待扫描点射电源的赤纬，为馈源支撑系统终端正常观测时的运行轨迹。

9.根据权利要求7所述的大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法，其特征在于，步骤S440中更新当前待规划段轨迹的起止处对应的时间、赤经赤纬的位置，其方法为：

若当前待规划扫描段为起始待规划扫描段，则将第一控制点保持不变，第四控制点对应的时间增加一个控制周期的时间，对应的位置根据预设的第一方程进行更新；

若当前待规划扫描段为中间待规划扫描段，则将第一控制点对应的时间减小一个控制周期的时间，第四控制点对应的时间增加一个控制周期的时间，和对应的位置根据预设的第一方程进行更新；

若当前待规划扫描段为终止待规划扫描段，则将第四控制点保持不变，第一控制点对应的时间减小一个控制周期的时间，对应的位置根据预设的第一方程进行更新。

10.一种大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划系统，其特征在于，该系统包括：

参数获取模块，用于获取大口径射电望远镜系统参数和预设的待扫描天区扫描参数；

初始化模块，用于基于所述预设的待扫描天区扫描参数，以馈源支撑系统终端起止扫描速度为零为第一约束条件，通过预设的第一方程初始化各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度；所述预设的第一方程为正常观测时赤经赤纬运行轨迹方程；

时空Bezier曲线构建模块，用于基于所述各待规划扫描段的起止处赤经赤纬位置和速度，结合各待规划扫描段的起止处的时刻，构建赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线方程；

轨迹规划模块，用于采用遗传算法以所述赤经-赤纬-时间的时空Bezier曲线方程的曲率最小为目标，结合预设的第二方程，获取规划好的天球坐标系下的赤经-赤纬-时间轨迹；所述预设的第二方程为将天球坐标系下赤经赤纬映射到地球东-北-天坐标系的轨迹方程；

轨迹综合模块，用于以规划后的各待规划段轨迹为第一轨迹，以通过预设的第一方程获取的各段轨迹为第二轨迹，综合第一轨迹和第二轨迹获取天球坐标系下待扫描天区赤经赤纬完整轨迹；

轨迹转换模块，用于基于所述天球坐标系下待扫描天区赤经赤纬完整轨迹，结合所述预设的第二方程，获取馈源支撑系统终端地球东-北-天坐标系下的规划后的扫描运行轨迹。

大口径射电望远镜运动中扫描模式轨迹规划方法及系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。