[發(fā)明專利]基于基準(zhǔn)點(diǎn)的主動(dòng)主反射面天線理想形面實(shí)時(shí)保持方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810620308.4
• 申請(qǐng)日: 2018-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN108872942B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連培園;王從思;王娜;楊西惠;杜淑幸;許謙;項(xiàng)斌斌;許萬業(yè);王偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/02
• 分類號(hào): G01S7/02;G01B11/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 吳倩倩

本發(fā)明屬于雷達(dá)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是基于基準(zhǔn)點(diǎn)的主動(dòng)主反射面天線理想形面實(shí)時(shí)保持方法，它利用一套激光測(cè)距測(cè)角設(shè)備即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)反射面天線主反射面和副反射面的位移檢測(cè)，無需考慮天線形變的形成因素，可適用于靜態(tài)載荷，如重力載荷、穩(wěn)態(tài)風(fēng)載荷、雨雪，也適用于緩變載荷，如溫度載荷，同時(shí)適用于加工安裝誤差等。實(shí)現(xiàn)反射面的閉環(huán)實(shí)時(shí)調(diào)整和主動(dòng)主反射面天線理想形面的實(shí)時(shí)保持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)天線技術(shù)領(lǐng)域，具體是基于基準(zhǔn)點(diǎn)的主動(dòng)主反射面天線理想形面實(shí)時(shí)保持方法，應(yīng)用于主動(dòng)主反射面天線在服役過程中理想形面的實(shí)時(shí)保持。

背景技術(shù)

反射面天線廣泛應(yīng)用于深空探測(cè)、射電天文等領(lǐng)域，隨著技術(shù)的發(fā)展，大口徑、高頻段是其主要發(fā)展方向。口徑越大，頻段越高，反射面天線的性能則越突出。例如，七十年代聯(lián)邦德國(guó)建造的100米全可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡，2000年美國(guó)建造的格林班克100米射電望遠(yuǎn)鏡，2012年中國(guó)建造的65米天馬望遠(yuǎn)鏡，工作頻段可達(dá)毫米波段(30GHz-300GHz)。

反射面天線口徑的增大使得外載荷(重力載荷、溫度載荷、風(fēng)荷等)的影響不可忽視，其形面不可避免地將偏離理想形面，導(dǎo)致其精度難以滿足高頻段對(duì)反射面形面的精度要求，進(jìn)而導(dǎo)致電性能顯著惡化。為了降低加工難度同時(shí)提高天線電性能，目前大型高頻段反射面天線多采用主動(dòng)主反射面結(jié)構(gòu)，即主反射面面板安裝促動(dòng)器，面板在一定范圍內(nèi)可主動(dòng)調(diào)整，通過實(shí)時(shí)調(diào)整促動(dòng)器來保持天線形面的高精度。例如上海65米望遠(yuǎn)鏡的主反射面由1008塊面板組成，整個(gè)天線結(jié)構(gòu)重約2640噸，同時(shí)受到風(fēng)荷載、溫度變形的影響，要求在1104臺(tái)促動(dòng)器作用下，其形面精度達(dá)到0.3毫米，指向精度達(dá)到3角秒。

主動(dòng)主反射面天線形面調(diào)整的關(guān)鍵是形面變形的實(shí)時(shí)測(cè)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)促動(dòng)器的實(shí)時(shí)調(diào)整來保證形面精度，但就目前而言，工程上尚未實(shí)現(xiàn)反射面理想形面的實(shí)時(shí)保持。工程上采用的形面測(cè)量方法主要包括人工或者無人機(jī)攝影測(cè)量、激光測(cè)距(激光全站儀/激光跟蹤儀)和無線電全息法測(cè)量。首先，因人工的干預(yù)，其實(shí)時(shí)性難以滿足要求，也無法在天線服役狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程。其次，除了主動(dòng)主反射面的調(diào)整之外，副反射面同樣在外載荷作用下將偏離理想位置。目前工程上副反射面的調(diào)整多采用經(jīng)驗(yàn)法，通過測(cè)量天線遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖副瓣的對(duì)稱性能和增益值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)副反射面的調(diào)整過程，通常調(diào)整次數(shù)較多且耗時(shí)較長(zhǎng)。顯然，主動(dòng)主反射面天線的形面調(diào)整需同時(shí)兼顧主動(dòng)主反射面的調(diào)整和副反射面的調(diào)整，目前而言，尚未實(shí)現(xiàn)反射面的閉環(huán)實(shí)時(shí)調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于基準(zhǔn)點(diǎn)的主動(dòng)主反射面天線理想形面實(shí)時(shí)保持方法，以實(shí)現(xiàn)反射面的閉環(huán)實(shí)時(shí)調(diào)整和主動(dòng)主反射面天線理想形面的實(shí)時(shí)保持。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：基于基準(zhǔn)點(diǎn)的主動(dòng)主反射面天線理想形面實(shí)時(shí)保持方法，其特征是：至少包括如下步驟：

步驟一，安裝激光測(cè)量設(shè)備及存儲(chǔ)副反射面相關(guān)數(shù)據(jù)；

步驟二，建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系及存儲(chǔ)主反射面相關(guān)數(shù)據(jù)。

步驟三，粘貼靶標(biāo)點(diǎn)及存儲(chǔ)靶標(biāo)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)。

步驟四，計(jì)算基準(zhǔn)坐標(biāo)系下副反射面相關(guān)數(shù)據(jù)；

步驟五，計(jì)算副反射面坐標(biāo)系下主反射面促動(dòng)器靶標(biāo)點(diǎn)的球坐標(biāo)；

步驟六，計(jì)算天線服役過程中促動(dòng)器靶標(biāo)點(diǎn)在副面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

步驟七，計(jì)算天線服役過程中基準(zhǔn)點(diǎn)靶標(biāo)點(diǎn)在副面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

步驟八，計(jì)算天線服役過程中副面坐標(biāo)系原點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；

步驟九，計(jì)算天線服役過程中副面坐標(biāo)系到基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；

步驟十，計(jì)算天線服役過程中主面促動(dòng)器的法向調(diào)整量；

步驟十一，計(jì)算天線服役過程中副面位姿調(diào)整量；