專利名稱：一種通信衛(wèi)星2d-3d聯(lián)合布局方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信衛(wèi)星星載設(shè)備的布局方法。
背景技術(shù)：
隨著地球靜止軌道軌位資源變得越來越緊張，用戶對單顆通信衛(wèi)星承載的有效載荷容量要求越來越大，實現(xiàn)任務(wù)的復(fù)雜程度越來越高，使得星上儀器設(shè)備數(shù)量越來越多。原有的衛(wèi)星平臺提供的布局空間越來越緊張，加大了構(gòu)型布局工作的難度，也對構(gòu)型布局設(shè)計工作提出了更高質(zhì)量的要求。為了提高構(gòu)型布局工作的質(zhì)量和效率，有必要研究一種布局輔助工具實現(xiàn)布局工作的自動化。傳統(tǒng)的布局方法一般是首先根據(jù)相關(guān)分系統(tǒng)系統(tǒng)鏈路圖在二維圖紙上進行儀器設(shè)備的初步擺放，確定構(gòu)型布局的總體方案，然后根據(jù)二維圖紙手動在三維軟件中進行儀 器設(shè)備的詳細布局，完成實際衛(wèi)星搭載設(shè)備三維模裝。這種方法主要有以下不足(I) 二維布局修改和設(shè)備布局屬性提取工作繁瑣，需要反復(fù)迭代，而且全部由設(shè)計師手工完成，容易出錯；(2)三維軟件上進行儀器設(shè)備的擺放缺乏二維的直觀性、快捷性和方便性，嚴(yán)重制約布局效率的提升；(3)三維模裝過程中需要耗費大量的人力物力，隨著模型數(shù)據(jù)量的成倍增加對計算機性能需要越來越高；(4)從二維布局到三維模裝需要手工提取大量信息容易出錯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通信衛(wèi)星2D-3D聯(lián)合布局方法，將二維圖紙上的設(shè)備布局屬性進行自動提取并自動生成整星三維布局模型，從而減少人為參與導(dǎo)致的操作失誤、降低三維模裝的工作量，按照得到的布局模型對實際衛(wèi)星進行布局，可以大幅提高衛(wèi)星布局的準(zhǔn)確性和效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種通信衛(wèi)星2D-3D聯(lián)合布局方法，步驟如下(I)收集并存儲通信衛(wèi)星所要安裝單機設(shè)備的二維外形圖以及三維模型，二維外形圖和三維模型中均包含各單機設(shè)備的參考坐標(biāo)系且保持一致；(2)在計算機上利用二維繪圖工具建立通信衛(wèi)星艙板二維圖并在通信衛(wèi)星艙板上建立布局坐標(biāo)系，將衛(wèi)星艙板名稱以及衛(wèi)星艙板上對應(yīng)安裝單機設(shè)備所在的安裝面信息作為艙板屬性進行保存；(3)將步驟(I)中收集到的單機設(shè)備在步驟(2)建立的布局坐標(biāo)系下進行二維布局;(4)將各單機設(shè)備三維模型存放位置、參考坐標(biāo)系參數(shù)作為設(shè)備屬性保存到步驟
(3)得到的二維布局中各單機設(shè)備外形圖的屬性中；(5)確定各單機設(shè)備相對通信衛(wèi)星艙板的相對位置關(guān)系，得到各單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對布局坐標(biāo)系的變換矩陣，將變換矩陣及設(shè)備屬性自動保存為布局接口數(shù)據(jù)單；(6)在計算機上利用三維繪圖工具創(chuàng)建通信衛(wèi)星艙板的三維模型，并利用步驟(2)中保存的艙板屬性信息在通信衛(wèi)星艙板三維模型上創(chuàng)建布局坐標(biāo)系；(7)利用布局接口數(shù)據(jù)單中的變換矩陣在通信衛(wèi)星艙板三維模型中建立各單機設(shè)備的參考坐標(biāo)系，利用布局接口數(shù)據(jù)單中的設(shè)備屬性信息導(dǎo)入各單機設(shè)備的三維模型并放置在通信衛(wèi)星艙板的三維模型中建立的對應(yīng)參考坐標(biāo)系處，并使得單機設(shè)備三維模型中包含的參考坐標(biāo)系與在通信衛(wèi)星艙板的三維模型中建立的對應(yīng)參考坐標(biāo)系完全重合；(8)重復(fù)步驟(2) (7)，在計算機上自動完成各艙板上單機設(shè)備三維模型的布局;(9)利用步驟(8)的結(jié)果，在實際通信衛(wèi)星艙板上布局各單機設(shè)備，將所有布局完畢的艙板組合在一起，完成整星單機設(shè)備的布局安裝。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(I)本發(fā)明方法將二維圖紙上的設(shè)備布局屬性進行自動提取形成布局接口數(shù)據(jù)單并自動生成整星三維布局模型，設(shè)計效率較之手工操 作提升數(shù)倍，且由于所有中間過程全部可交由計算機處理，數(shù)據(jù)量越大，效率提升越高；(2)本發(fā)明方法將所有中間過程全部可交由計算機處理從而減少人為參與導(dǎo)致的操作失誤，使得產(chǎn)品設(shè)計的正確性得到有效保證，可靠性較之以往有了巨大提升；(3)采用本發(fā)明方法進行星載各單機設(shè)備的實物裝配，可以消除人為原因造成的不可靠因素，提高實物裝配的正確性和效率。


圖I為本發(fā)明方法的流程框圖。
具體實施例方式本發(fā)明方法在進行布局設(shè)計時，基于AutoCAD以及CATIA或Pro/E的二次開發(fā)，在AutoCAD中增加兩個操作環(huán)節(jié)設(shè)備屬性定義和布局接口數(shù)據(jù)單自動輸出，布局接口數(shù)據(jù)單包括單機設(shè)備代號、三維模型存放位置、參考坐標(biāo)系相對布局坐標(biāo)系的變換矩陣等，采用基于CATIA或Ρι·ο/Ε 二次開發(fā)的三維模型自動裝配工具讀取布局接口數(shù)據(jù)單完成各單機設(shè)備理論布局，在理論布局基礎(chǔ)上完成所有單機設(shè)備的整星布局。如圖I所示，本發(fā)明方法的主要步驟如下(I)收集單機設(shè)備二維外形圖以及三維模型，其中三維模型和二維外形圖需要包含定義一致的參考坐標(biāo)系，參考坐標(biāo)系是確定單機設(shè)備自身擺放方位的基準(zhǔn)，通常單機設(shè)備的二維外形圖以及三維模型由單機設(shè)備研制廠家提供；(2)定義艙板布局坐標(biāo)系，在計算機上利用AutoCAD建立通信衛(wèi)星艙板二維圖并在通信衛(wèi)星艙板上建立布局坐標(biāo)系，將衛(wèi)星艙板名稱以及衛(wèi)星艙板上對應(yīng)安裝單機設(shè)備所在的安裝面信息作為艙板屬性進行保存；(3) 二維布局，在AutoCAD軟件中將步驟(I)中收集到的單機設(shè)備外形圖在步驟
(2)建立的艙板布局坐標(biāo)系下進行二維布局，確定單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對艙板布局坐標(biāo)系的相對位置關(guān)系；(4)逐臺定義單機設(shè)備屬性，包括各單機設(shè)備名稱、代號、三維模型存放位置、參考坐標(biāo)系參數(shù)，設(shè)備屬性信息自動保存到二維布局圖中各單機設(shè)備外形圖屬性中；(5)獲取單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對艙板布局坐標(biāo)系的變換矩陣，在AutoCAD軟件中根據(jù)單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對世界坐標(biāo)系的變換矩陣T1以及艙板布局坐標(biāo)系相對世界坐標(biāo)系的變換矩陣T2自動計算出單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對艙板布局坐標(biāo)系的變換矩陣T3 (T3 = T2 * IV1)，該變換矩陣為4X4方陣反應(yīng)單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對艙板布局坐標(biāo)系的平移、旋轉(zhuǎn)等關(guān)系；(6)生成布局接口數(shù)據(jù)單，在AutoCAD軟件中自動利用各單機設(shè)備的屬性信息以及變換矩陣T3建立各單機設(shè)備名稱、代號、三維模型存放位置和變換矩陣T3相對衛(wèi)星艙板的映射關(guān)系；(7)創(chuàng)建通信衛(wèi)星艙板，在計算機上利用三維繪圖工具軟件CATIA(或Pro/E)創(chuàng)建通信衛(wèi)星艙板的三維模型，并利用艙板屬性信息在通信衛(wèi)星艙板三維模型上創(chuàng)建布局坐標(biāo)系;(8)單機設(shè)備模型裝配，在CATIA(或Pro/E)軟件中利用布局接口數(shù)據(jù)單中的變換矩陣T3在衛(wèi)星艙板的三維模型中自動建立以各單機設(shè)備代號為名稱的單機設(shè)備參考坐標(biāo) 系，然后自動利用布局接口數(shù)據(jù)單中的設(shè)備屬性信息導(dǎo)入各單機設(shè)備三維模型并放置在通信衛(wèi)星艙板三維模型中建立的對應(yīng)參考坐標(biāo)系處，并使單機設(shè)備三維模型中包含的參考坐標(biāo)系與在通信衛(wèi)星艙板的三維模型中建立的對應(yīng)參考坐標(biāo)系完全重合以確保單機設(shè)備模型布局位直完全約束；(9)重復(fù)步驟(2) (8)，在CATIA (或Pro/E)軟件中自動完成各艙板上單機設(shè)備三維模型的布局；(10)利用步驟(9)的模型布局結(jié)果，將布局完畢的各艙板組合在一起完成整星單機設(shè)備的布局，進行系統(tǒng)鏈路、質(zhì)量特性等技術(shù)指標(biāo)進行分析，并利用分析結(jié)果調(diào)整布局最終完成整星單機設(shè)備的布局安裝。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種通信衛(wèi)星2D-3D聯(lián)合布局方法，其特征在于步驟如下 (1)收集并存儲通信衛(wèi)星所要安裝單機設(shè)備的二維外形圖以及三維模型，二維外形圖和三維模型中均包含各單機設(shè)備的參考坐標(biāo)系且保持一致； (2)在計算機上利用二維繪圖工具在通信衛(wèi)星艙板上建立布局坐標(biāo)系，將衛(wèi)星艙板名稱以及衛(wèi)星艙板上對應(yīng)安裝單機設(shè)備所在的安裝面信息作為艙板屬性進行保存； (3)將步驟(I)中收集到的單機設(shè)備在步驟(2)建立的布局坐標(biāo)系下進行二維布局； (4)將單機設(shè)備三維模型存放位置、參考坐標(biāo)系參數(shù)作為設(shè)備屬性保存到步驟(3)得到的二維布局中各單機設(shè)備外形圖的屬性中； (5)確定各單機設(shè)備相對通信衛(wèi)星艙板的相對位置關(guān)系，得到各單機設(shè)備參考坐標(biāo)系相對布局坐標(biāo)系的變換矩陣，將變換矩陣及設(shè)備屬性保存為布局接口數(shù)據(jù)單； (6)在計算機上利用三維繪圖工具創(chuàng)建通信衛(wèi)星艙板的三維模型，利用步驟(2)中保存的艙板屬性信息在通信衛(wèi)星艙板三維模型上創(chuàng)建布局坐標(biāo)系； (7)利用布局接口數(shù)據(jù)單中的變換矩陣在通信衛(wèi)星艙板三維模型中建立各單機設(shè)備的參考坐標(biāo)系，利用布局接口數(shù)據(jù)單中的設(shè)備屬性信息導(dǎo)入各單機設(shè)備的三維模型并放置在通信衛(wèi)星艙板的三維模型中建立的對應(yīng)參考坐標(biāo)系處，并使得單機設(shè)備三維模型中包含的參考坐標(biāo)系與在通信衛(wèi)星艙板的三維模型中建立的對應(yīng)參考坐標(biāo)系完全重合； (8)重復(fù)步驟(2) (7)，在計算機上完成各艙板上單機設(shè)備三維模型的布局； (9)利用步驟(8)的結(jié)果，在實際通信衛(wèi)星艙板上布局各單機設(shè)備，將所有布局完畢的艙板組合在一起，完成整星單機設(shè)備的布局安裝。
全文摘要
一種通信衛(wèi)星2D-3D聯(lián)合布局方法，在計算機上利用二維繪圖工具進行二維布局圖中屬性定義以及坐標(biāo)系變換并形成布局接口數(shù)據(jù)單自動輸出，利用三維繪圖工具通過讀取布局接口數(shù)據(jù)單自動生成各艙板三維布局模型，根據(jù)模型布局結(jié)果將實際布局完畢的各艙板組合在一起完成整星單機設(shè)備的原始布局，通過技術(shù)指標(biāo)分析調(diào)整后即可完成整星單機設(shè)備的布局安裝。本發(fā)明方法采用計算機完成理論模型布局設(shè)計，降低了人為參與導(dǎo)致的操作失誤率、減少三維模裝的工作量，按照得到的布局模型對實際衛(wèi)星進行布局，可以提高衛(wèi)星布局的準(zhǔn)確性和效率。
文檔編號B64G1/10GK102880749SQ20121032977
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者韓慶虎, 馬曉兵, 王耀東, 周江, 徐春生 申請人:中國空間技術(shù)研究院