一种卫星载荷舱低频电缆路径自动获取方法与流程

本发明涉及一种卫星载荷舱低频电缆路径自动获取方法，、适用于公用平台卫星载荷舱，尤其东方红四号、东方红四号增强型卫星平台卫星载荷舱，属于卫星设计领域。
背景技术：
：东方红四号、东方红四号增强型卫星平台是我国静止轨道大型公用平台。卫星结构形式采用分舱设计，分为推进服务舱及载荷舱。载荷舱一般采用壁板形式，结构呈“∏”字形，包括南北板、南北隔板、对地板等，如图1所示。随着mbd(基于模型的定义)技术的日趋成熟，应用范畴不断推广，目前设计师利用三维设计软件来实现整个卫星机械物理信息相关方面的设计。电缆网由接插件和线缆组成。接插件指连接两个有源器件的器件，用于电流或信号的传输，分为插头和插座，并成对出现，一端固定在单机设备上，与其匹配的另一端与线缆相连。电缆网由数个物理上相互独立的电缆束绑扎而成，而每个电缆束中又包含多个电缆分支，每个电缆分支包含起始端和结束端两个接插件和连接它们的线缆，线缆上又有不定数量的绑扎点，以防止线缆的缠绕情况。不同的电缆分支可能共用一个接插件，而同一个接插件只能用于同一束电缆。用于描述每个电缆分支中包含接插件的名称、种类、线缆的数量等内容的表格称为接点表，它是进行电缆网设计时的依据文件，一个简单的例子如表1所示。与表1所示接点表对应的电缆束示意如图2所示。表1接点表示意低频电缆网进行设计时，由设计师依据接点表，在三维设计软件中依次选定各束电缆起始端接插件、途经控制点和结束端接插件作为电缆路径，形成电缆网三维设计模型，从而进行后续生产、绑扎等工作。载荷舱电缆网规模庞大，包含上千个接插件和分支，因此该设计方法需要设计师进行大量的重复工作。这样无端消耗了设计师宝贵的精力，同时也容易出现多个设计师协同工作时对类似走向电缆束选取差别较大的路径，进而造成电缆铺设及排查困难、电缆凌乱不美观等问题。技术实现要素：本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种卫星载荷舱低频电缆路径自动获取方法，以该方法为基础，无需更多的人工操作，便可以实现电缆网三维设计模型的快速生成。本发明的技术解决方案：一种卫星载荷舱低频电缆路径自动获取方法，具体步骤为：(1)根据整个载荷舱接插件和直属件的三维坐标位置信息，将直属件按照其所安装的舱板进行分类，并创建相应的列表存储各舱板上安装的直属件位置信息以及存储电缆分支的物理信息，包括每个电缆分支的起始端和结束端接插件代号、接插件的位置信息和电缆束的编号；(2)在每个电缆分支的起始端和结束端中间，按需加入一定数量的转折点，使每两个相邻坐标间电缆路径只经过安装在同一块舱板上的直属件；(3)计算相邻两个坐标点间途径控制点的次序，并将各相邻点间的控制点次序顺序相接，得到该电缆分支的电缆路径；(4)删除冗余的路线，保证每束电缆各个分支路径之间没有重复的路径。步骤(3)中计算相邻两个坐标点间途径控制点的次序的方法为：a)通过作为起点和终点的相邻两个坐标点的三维坐标判断距离，确定这两个坐标点均小于150mm的舱板，获取安装在该舱板上的直属件位置信息，并去除掉各控制点三个坐标中值都相等的坐标；b)计算相邻坐标及安装在该舱板上的直属件的坐标中任意两点i和j之间的距离gij，其中其中(xi,yi)和(xj,yj)分别为i点和j点的坐标；计算i点到终点的曼哈顿距离hi，hi＝|xi-xn|+|yi-yn|，其中(xi,yi)和(xn,yn)分别为i点和终点的坐标；c)选取起点为当前节点，创建open表，用于记录电缆经过当前节点后下一个可经过的控制点；创建pool表，用于记录所有曾考察过的可经过的控制点；创建closed表：用于记录已经考察过且不可经过的控制点；创建path表，用于依次记录电缆分支路径上的控制点信息；d)查找与当前节点实际距离小于400mm的控制点，将它们的位置信息均添加至open表和pool表中；e)计算open表中每个控制点n关于当前节点m的估价函数f(n)＝gmn+hn，用于表征从m经过控制点n到结束端的总距离，其中gmn为每个控制点n和当前节点m之间的距离，hn为每个控制点n到终点的曼哈顿距离；f)删除open表中，与closed表中重合的控制点，此时open表如果为空，将当前节点信息添加至closed表中，取path表中最后一个控制点为当前节点，返回d步；如果不为空，选取open表中估价函数f(n)最小的控制点作为新的当前节点；g)判断当前节点是否在pool表中出现过，如未出现过，则将当前节点添加到path表和closed表中；如已出现过，则从前向后寻找path表中第一个距离该节点小于400mm的控制点，删除该控制点以后的所有控制点，并将当前节点信息添加到path表和closed表中，再清空open表；h)重复第d)步到第g)步，直至当前节点与终点重合；i)将a)步中删除掉的各控制点三个坐标中值都相等的坐标增加回来，将path表中的所有点还原为三维坐标。步骤(4)中，删除冗余的路线的方法为：a)设定两个正整数i和k，分别表示当前考察中的电缆分支最终路径的分支号和一个计数器，i初始值为2，k初始值为1；b)判断i是否大于电缆分支最终路径中的分支数，如果是退出计算，如果否进行下一步判断；c)判断电缆第i分支与第(i-k)分支是否属于同一束电缆，如果是分别求第i分支路径pathi与第k分支到第(i-1)分支路径的交集，并从pathi路径中删除交集最后一个控制点前的路径，并将i分支的起始端变为分支点，令i＝i+1；如果否，令k＝i，i＝i+1；d)重复b)-c)，直至结束计算。步骤(2)中电缆的走向控制点与某块舱板的表面距离小于150mm。直属件包括尼龙底座和t型支架，用于线缆的绑扎固定，为电缆走向的控制点。相邻两个控制点之间的距离在100到400mm之间。本发明与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本发明通过读取卫星载荷舱数字化模型中直属件和接插件的三维坐标，结合载荷舱电缆网接点信息，经过处理可以得出电缆网三维电缆路径，有效地替代了大部分设计师手工操作，节约了人力成本，实现电缆网三维设计模型的快速生成；(2)本发明采用统一的算法计算电缆网走向，避免了不同设计师协同工作时，为首末端接近的电缆选取差别较大的路径，从而给电缆网的后续工作带来不便的情况；(3)本发明只需要提前制定相应的设计参数，即可适用于大部分类型通信卫星的载荷舱低频电缆网设计。附图说明图1为载荷舱低频电缆示意图；图2为电缆束示意图；图3为本发明计算相邻两个坐标点间途径控制点的次序的方法流程图；图4为本发明冗余路径删除方法流程图；图5为本发明流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。一种卫星载荷舱低频电缆路径自动获取方法，在已有设计结果的基础上，无需更多的人工操作便可以得出结果，如图5所示，具体步骤为：(1)复制整个载荷舱接插件和直属件的位置信息列表。位置信息主要包括它们在整星坐标系下的三维坐标。整星坐标系是卫星的基准，它的原点和卫星与火箭对接框理论圆心重合，它的指向及与通信舱的相对位置关系如图1所示。这些位置信息已经在之前的设计工作中完成创建。(2)以位置信息为依据，将直属件按照其所安装的的舱板进行分类，并创建相应的列表存储对应的位置信息。例如，z>4200(mm)的直属件都安装于对地板上，将符合该关系的直属件位置信息存入“map_11”列表中，与之相对应的还有用于存储安装于南板、北板等舱板直属件位置信息的“map_12”、“map_13”等列表，以下称为地图列表。(3)新建列表，用于存储电缆分支的物理信息，其中包括接点表中每个电缆分支的起始端和结束端接插件代号、接插件的位置信息和电缆束的编号等，该表格形式为表2，表2共计6列，第1列为分支号，第2列为电缆束编号，第3、5列分别为电缆分支起始、结束端接插件名称，第4、6列分别为相应接插件在整星坐标系下的坐标。表2电缆分支物理信息表(4)在每个电缆分支的起始端和结束端中间，按需加入一定数量的转折点，将表格形式变为表3，此时保证表3中每两个相邻坐标间电缆路径直属件均安装在同一块舱板上。根据电缆的实际生产绑扎方式，它的走向控制点始终与某块舱板的表面保持着较小的距离(小于150mm)，因此如果一个电缆分支起始端和结束端接插件所在单机设备安装在不同舱板上，那么电缆路径上至少有一个转折点，转折点位于多块舱板交界处，与这几块舱板的最小距离都小于150mm。位置信息是判断电缆分支起始端和结束端接插件所在单机设备安装在哪块舱板上的依据，如图1中所示，起始端接插件x<0mm，y>0mm，0(mm)<z<4200(mm)，所以该接插件所在设备安装在南板-x侧，而结束端接插件，4200(mm)<z，所以该接插件所在设备安装在对地板上，两个接插件间有两个转折点。表3电缆分支物理信息表(增加转折点)分支号电缆束起始端结束端起始端坐标转折点1…转折点n结束端坐标1电缆1起始端1结束端1x1,y1,z1x1,y1,z1…xn,yn,znx1',y1',z1'2电缆1起始端1结束端2x1,y1,z1x1,y1,z1…—x2',y2',z2'3电缆1起始端1结束端3x1,y1,z1x2,y2,z2…—x3',y3',z3'4电缆1起始端2结束端4x2,y2,z2x3,y3,z3…—x4',y4',z4'5电缆2起始端3结束端5x3,y3,z3—…—x5',y5',z5'6电缆2起始端4结束端6x4,y4,z4—…—x6',y6',z6'…………………………………………n电缆k起始端m结束端nxm,ym,zmxs,ys,zs…—xn',yn',zn'(5)计算表3中相邻两个坐标点间途径控制点的次序，并将各相邻点间的控制点次序顺序相接，得到该电缆分支的电缆路径。每相邻两个坐标点间途径控制点次序的计算方法见图3，内容如下：a)通过三维坐标判断距离这两个坐标点均小于150mm的舱板，选取安装在该舱板上的直属件位置信息列表(以下简称地图列表)，见(2)；b)新建列表，将地图列表内容填入，并将相邻两坐标点分别增加到新建列表的第一行和最后一行(该列表后续称为新地图列表)，并去除掉各控制点三个坐标中值都相等的坐标列，此时新地图列表各点从三维坐标变成二维坐标；c)计算新地图列表中任意两点i和j之间的距离gij，其中其中(xi,yi)和(xj,yj)分别为i点和j点的坐标；计算新地图列表中i点到最后一个点的曼哈顿距离hi，hi＝|xi-xn|+|yi-yn|，其中(xi,yi)和(xn,yn)分别为i点和最后一个点的坐标，所得结果如表4所示；d)选取新地图列表中的第1个点为当前节点(即此时考察的控制点，为了便于区别)，创建open表：用于记录电缆经过当前节点后下一个可经过的控制点，创建pool表：用于记录所有曾考察过的可经过控制点，创建closed表：用于记录已经考察过且不可经过的控制点，创建path表：用于依次记录电缆分支路径上的控制点信息，这四个表初始均为空表；e)从表4中查找与当前节点实际距离(g值)小于400mm的控制点，将它们的位置信息复制到open表和pool表中；f)计算open表中每个控制点n关于当前节点m的估价函数f(n)＝gmn+hn，用于表征从m经过控制点n到结束端(即地图列表最后一个节点)的总距离；g)删除open表中，与closed表中重合的控制点，此时open表如果为空，将当前节点信息添加至closed表中，取path表中最后一个控制点为当前节点，返回e步；如果不为空，选取open表中f(n)最小的控制点作为新的当前节点；h)判断当前节点是否在pool表中出现过，如未出现过，则将当前节点复制到path表和closed表中；如已出现过，则从前向后寻找path表中第一个距离该节点小于400mm的控制点，删除该控制点以后的所有控制点，并将当前节点信息复制到path表和closed表中，再清空open表；i)重复第e步到第h步，直至当前节点与新地图列表中最后一个点重合；j)比对path表和地图列表，将b步中删除掉的坐标列增加回来，即还原为三维坐标。(6)将相邻坐标点间的控制点次序顺序相接，由此得到该电缆分支的电缆路径，如表5所示。表4g和h计算表点1(x1,y1)点2(x2,y2)点3(x3,y3)……点n(xn,yn)点1(x1,y1)---……-h1点2(x2,y2)g12--……-h2点3(x3,y3)g13g23-……-h3…………………………-……点n(xn,yn)g1ng2ng3n……--*注：点1为起始点，点n为终结点表5电缆分支最终路径分支号电缆束起始端起始端坐标结束端结束端坐标路径1电缆1起始端1x1,y1,z1结束端1x1',y1',z1'path12电缆1起始端1x1,y1,z1结束端2x2',y2',z2'path23电缆1起始端1x1,y1,z1结束端3x3',y3',z3'path34电缆1起始端2x2,y2,z2结束端4x4',y4',z4'path45电缆2起始端3x3,y3,z3结束端5x5',y5',z5'path56电缆2起始端4x4,y4,z4结束端6x6',y6',z6'path6…………………………………n电缆k起始端mxm,ym,zm结束端nxn',yn',zn'pathn*注：path由一系列有序排列的三维坐标组成，表示电缆网途径电缆控制点的位置及次序。(7)删除冗余的路线，保证每束电缆各个分支路径之间没有重复的路径，具体方法见图4，内容如下：a)设定两个正整数i和k，分别表示当前考察中的电缆分支最终路径表(表5)的分支号和一个计数器，i初始值为2，k初始值为1；b)判断i是否大于表5的分支数，如果是退出计算，如果否进行下一步判断；c)判断电缆第i分支与第(i-k)分支是否属于同一束电缆，如果是分别求第i分支路径pathi与第k分支到第(i-1)分支路径的交集，并从pathi路径中删除交集最后一个控制点前的路径，并交i分支的起始端改称为“分支点”，令i＝i+1；如果否，令k＝i，i＝i+1；d)重复b)到c)，直至结束计算。此时，已经获得电缆网路径。实施例按照上述步骤进行电缆路径自动获取：(1)读取载荷舱直属件位置信息：表6载荷舱直属件位置列表(2)生成地图列表：以位置信息为依据，将直属件按照其所安装的的舱板进行分类，并创建相应的列表存储对应的位置信息。表7地图列表(3)读取接插件物理信息：表8电缆网接插件物理信息2(4)增加转折点：表9电缆网接插件物理信息2(5)计算电缆全程路径：表10电缆网路径(6)删除冗余部分，获取电缆网路径：表11电缆网最终路径本发明通过读取卫星载荷舱数字化模型中直属件和接插件的三维坐标，结合载荷舱电缆网接点信息，经过处理可以得出电缆网三维电缆路径，有效地替代了大部分设计师手工操作，节约了人力成本，实现电缆网三维设计模型的快速生成。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。当前第1页12