[发明专利]一种天线与转台齐次坐标变换模块

权利要求书

1.一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：包括变换矩阵单元、反求矩阵单元；

所述变换矩阵单元，用于根据已知的一个固定点在阵面坐标系下的坐标以及阵面的姿态发生变化后该固定点在阵面坐标系下的坐标，求得该固定点的坐标变换矩阵；

在所述变换矩阵单元中，卫星天线阵面运动时先要转台平移一个平移量，同时转台旋转一个角度，再将阵面俯仰一个角度；

所述反求矩阵单元，用于当已知阵面坐标系当前的姿态及经过平移、俯仰、旋转之后阵面所对目标点的坐标时，求得卫星天线的变化参数，即卫星天线的平移量，俯仰角度和旋转角度。

2.根据权利要求1所述的一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：所述卫星天线底部固定于大地的坐标系；O”为固定于阵面的坐标系，即阵面坐标系；O为平移坐标系，其坐标轴方位始终与大地坐标系相同，两者相差一个平移量；O’为俯仰坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：阵面坐标系当前的姿态表示为其中θ₀为相对于阵面标准位置的旋转角，为相对于阵面标准位置的俯仰角，z₀为相对于阵面标准位置的平移量。

4.根据权利要求3所述的一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：计算坐标变换矩阵的具体过程如下：

S11：已知P₀点是在阵面坐标系下的坐标，平移和旋转都是在固定坐标系下下进行的，固定坐标系即大地坐标系，先平移一个量使得O”坐标系下的坐标变换得到O’坐标，变换矩阵A₁如下：

其中，z₀为转台相对标准位置的平移量，L₀为转台参数；

S12：经过A₁的变换后，得到了O’坐标系下的坐标，O’坐标相对于固定坐标发生了相对运动，将其分解为一个平移和旋转运动，其中平移矩阵A₂如下：

其中，θ为旋转运动的角度值；

平移后得到了O’坐标系下的坐标旋转矩阵A₃如下：

S13：经过步骤S12中变换得到了中间坐标系的坐标，再在中间坐标系中进行俯仰运动，俯仰矩阵A₄如下：

其中，为俯仰运动的角度值；

S14：得到O坐标系下的坐标，最后将其平移到阵面坐标下，就得到最终姿态的阵面坐标系下P₀点的坐标，其中平移矩阵A₅如下：

其中，a、b分别为平移到阵面中心水平和垂直方向上的平移量；

S15：得到最终的坐标变换矩阵如下：

A＝A₁.A₂.A₃.A₄.A₅。

5.根据权利要求1所述的一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：在所述反求矩阵单元中，已知阵面坐标系当前的姿态即已知当前卫星天线的相对于标准位置的平移量、俯仰角度和旋转角度，当前的姿态为各参数分别表示相对于标准位置的旋转角、俯仰角、平移量。

6.根据权利要求5所述的一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：在计算卫星天线的变化参数时，建立三个坐标系O1、O2、O3，其中坐标系O1为x1y1z1，坐标系O2为x2y2z2，坐标系O3为x3y3z3，坐标系O1为平移坐标系，坐标系O2为俯仰坐标系，坐标系O3为阵面坐标系，其z3轴即阵面方向。

7.根据权利要求6所述的一种天线与转台齐次坐标变换模块，其特征在于：已知一点P3(x₃,y₃,z₃)，其坐标值是相对于阵面坐标系的坐标，在计算卫星天线的变化参数时，只需要阵面z3轴对着已知P3点即可，通过多种运动过程组合实现阵面对着目标点，需计算的参数为旋转角度θ和俯仰角度