[发明专利]基于最佳拟合的双反射面天线形面实时调整方法

说明书

本发明属于雷达天线技术领域，具体是一种基于最佳拟合的双反射面天线形面实时调整方法，本发明将激光测量设备安装于副反射面背面，从副反射面位置测量主反射面面形，在实现主反射面面形检测的同时实现副反射面的位姿匹配，可适用于非主动主反射面天线和主动主反射面天线两种类型天线；保证测量系统不影响天线电性能的前提下可实现天线服役过程中调整的实时性，且无需考虑天线形变的形成因素，适用于重力载荷、稳态风载荷、缓变温度载荷以及加工安装误差，应用于大型双反射面天线在服役过程中形面的实时调整。

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域，具体是一种基于最佳拟合的双反射面天线形面实时调整方法，应用于大型双反射面天线在服役过程中形面的实时调整。

背景技术

大口径、高频段反射面天线广泛应用于深空探测、射电天文等领域，例如美国100米格林班克射电望远镜和上海65米天马望远镜。当天线口径增大时，接受电磁信号的面积增大，其电性能大幅提升。然而，一方面，大口径导致天线结构重达上千吨，且容易受到重力之外的外界载荷的影响，例如风荷、温度载荷等，导致天线产生较大变形，其形面精度大幅下降，电性能大幅恶化。当天线的工作频段逐渐提高时，例如电磁波长处于毫米级及亚毫米级，则要求天线形面精度为微米级，这对大口径反射面天线而言是极难实现的。

为了提高大口径高频段反射面天线的形面精度，首先从结构设计上提高天线精度，其方法主要有结构保形设计、面板预调整技术、机电集成优化设计等；其次，在结构设计的基础上，通过结构变形补偿技术来进一步提高形面精度，结构补偿方法主要有副反射面调整技术和主动主反射面调整技术。副反射面调整技术是基于最佳拟合算法，将副反射面移动至能够最佳逼近变形反射面的最佳拟合反射面的焦点位置，此时，主反射面和副反射面均不在理想设计位置，但因两者最佳匹配使得电性能大幅提高。主动主反射面调整技术则是基于大量促动器，通过大量促动器的调整直接提升主反射面形面精度，可将主反射面调整至理想设计位置，也可将主反射面调整到最佳拟合反射面位置。然而，复杂服役环境下的风荷、温度载荷等是实时变化的，导致反射面天线的变形位移实时改变，因此，实现上述补偿过程的关键在于形面的实时测量。

工程上常采用的形面测量方法主要包括摄影测量、激光测量(激光全站仪/激光跟踪仪)、全息测量等。目前工程上上述测量过程均需要人工的干预，且天线在测量阶段无法工作，难以实现自动化实时调整。除此之外，同时需要将副反射面调整到理想位置或者最佳拟合位置。目前工程上副反射面的调整大都基于调整人员的经验，通过不断测量天线远场方向图，根据其主波瓣和副波瓣的变化特性指导副反射面的调整过程。工程上目前尚难做到大型反射面天线形面的实时调整。

发明内容

本发明的目的在于克服现有形面测量方案的不足，通过巧妙设计测量方案，提出一种基于最佳拟合的双反射面天线形面实时调整方法。

实现本发明目的的技术方案是：基于最佳拟合的双反射面天线形面实时调整方法，其实现步骤如下：

步骤一，安装激光测量设备及选取副反射面位姿定位点；

步骤二，安装测量靶标点及存储靶标点相关数据；

步骤三，计算天线变形后靶标点在副反射面坐标系下的坐标值；

步骤四，根据最佳拟合算法确定几何变换矩阵；

步骤五，计算副反射面位姿定位点的调整量；

步骤六，针对非主动主反射面天线，调整副反射面位姿，且在天线服役过程中重复上述过程；

步骤七，针对主动主反射面天线，计算主反射面促动器的调整量；

步骤八，调整主反射面和副反射面，且在天线服役过程中重复上述过程。