[发明专利]基于基准点的主动主反射面天线理想形面实时保持方法

权利要求书

1.基于基准点的主动主反射面天线理想形面实时保持方法，其特征是：至少包括如下步骤：

步骤一，安装激光测量设备及存储副反射面相关数据；

步骤二，建立基准坐标系及存储主反射面相关数据；

步骤三，粘贴靶标点及存储靶标点相关数据；

步骤四，计算基准坐标系下副反射面相关数据；

步骤五，计算副反射面坐标系下主反射面促动器靶标点的球坐标；

步骤六，计算天线服役过程中促动器靶标点在副面坐标系下的坐标值；

步骤七，计算天线服役过程中基准点靶标点在副面坐标系下的坐标值；

步骤八，计算天线服役过程中副面坐标系原点在基准坐标系下的坐标值；

步骤九，计算天线服役过程中副面坐标系到基准坐标系的旋转矩阵；

步骤十，计算天线服役过程中主面促动器的法向调整量；

步骤十一，计算天线服役过程中副面位姿调整量；

步骤十二，天线服役过程中不断重复步骤五到步骤十一，实现形面实时保持；

所述的步骤一安装激光测量设备及存储副反射面相关数据是在副反射面背面安装激光测距测角仪系统，副反射面顶点位置预留适当尺寸的孔洞，将激光探头移动至副反射面顶点孔洞位置，假定测量坐标系与副面坐标系重合，记为O_s-x_sy_sz_s，其中O_s为坐标原点，位于副反射面顶点位置；在副反射面上标定两个副反射面位姿定位点：O_s点和O_s-z_s轴上一点D，点D在O_s-x_sy_sz_s坐标系下的坐标为其中，上标s表示O_s-x_sy_sz_s坐标系下的坐标值；

所述的步骤二建立基准坐标系及存储主反射面相关数据是在主反射面顶点位置建立基准坐标系，记为O_r-x_ry_rz_r，其中O_r为坐标原点，位于主反射面顶点位置，基准坐标系的坐标轴分别与副反射面坐标系的坐标轴平行且同向；在基准坐标系下选择三个基准点A、B和C，其在O_r-x_ry_rz_r坐标系下的坐标分别记为和且在垂直于O_r-z_r轴的平面上不共面，其中，上标r表示O_r-x_ry_rz_r坐标系下的坐标值，该基准点可独立于反射体以避免其发生变形位移，或者该基准点位于反射体中心变形位移较小位置；

所述的步骤三粘贴靶标点及存储靶标点相关数据是在主反射面促动器与面板连接位置粘贴靶标点，在O_r-x_ry_rz_r坐标系下记靶标点坐标为确定促动器靶标点法向单位向量其中，下标a表示第a个靶标点；在步骤二所述三个基准点位置粘贴靶标点，忽略靶标点厚度，其坐标同基准点A、B和C的坐标；

所述的步骤四计算基准坐标系下副反射面相关数据是根据理想天线设计参数，在基准坐标系O_r-x_ry_rz_r坐标系下，确定副反射面顶点O_s点的坐标确定步骤一中副反射面O_s-z_s轴上一点D点的坐标其中

所述的步骤五计算副反射面坐标系下主反射面促动器靶标点的球坐标包括：

(5a)在副反射面坐标系O_s-x_sy_sz_s坐标系下，确定主反射面促动器靶标点的坐标值其中

(5b)在副反射面坐标系O_s-x_sy_sz_s坐标系下，将主反射面促动器靶标点的坐标值转换为球坐标其中其中cart2sph为MATLAB数值分析软件中的笛卡尔坐标到球坐标的转换函数；

所述的步骤六计算天线服役过程中促动器靶标点在副面坐标系下的坐标值包括：

(6a)利用激光测距测角仪测量促动器靶标点到副反射面坐标系坐标原点的距离及仰角其分别为天线变形后促动器靶标点在副反射面坐标系发生刚体位移后的球坐标的第一分量和第二分量，其中上标“′”表示天线变形后的数据；

(6b)因影响反射面天线电性能的主要因素是反射面的轴向变形，故忽略反射面节点绕轴向的旋转位移，近似认为天线变形后促动器靶标点在副反射面坐标系发生刚体位移后的球坐标的第三分量

(6c)计算变形后的促动器靶标点在副反射面坐标系发生刚体位移后的坐标值其中sph2cart为MATLAB数值分析软件中的球坐标到笛卡尔坐标的转换函数；

所述的步骤七计算天线服役过程中基准点靶标点在副面坐标系下的坐标值包括：

(7a)利用激光测距测角仪测量基准点靶标点到副反射面坐标系坐标原点的距离及仰角其分别为变形后基准点靶标点在副反射面坐标系发生刚体位移后的球坐标的第一分量和第二分量，其中，下标“b”表示基准点A或者B或者C；

(7b)近似认为基准点靶标点在副反射面坐标系发生刚体位移后的球坐标的第三分量其中，符号表示取向量的第三分量，当“b”表示基准点A时，当“b”表示基准点B时，当“b”表示基准点C时，

(7c)计算基准点靶标点在副反射面坐标系发生刚体位移后的坐标值

所述的步骤八计算天线服役过程中副面坐标系原点在基准坐标系下的坐标值包括：

(8a)在步骤七中令“b”依次表示基准点A、B和C，则依次得到距离和仰角

(8b)求解下述方程组并求解得到天线服役过程中副面坐标系原点在基准坐标系下的坐标值

所述的步骤九计算天线服役过程中副面坐标系到基准坐标系的旋转矩阵包括：

(9a)在步骤七中令“b”依次表示基准点A、B和C，则依次得到坐标值和

(9b)建立如下方程组：

其中，T′_s2r表示天线服役过程中副面坐标系到基准坐标系的旋转矩阵；

(9c)将步骤(9b)方程组写成如下矩阵形式：

(9d)求解步骤(9c)方程组得到旋转矩阵T′_s2r：

其中[]^-1表示矩阵的逆；

所述的步骤十计算天线服役过程中主面促动器的法向调整量包括如下步骤：

(10a)按如下公式计算促动器靶标点在基准坐标系下的坐标

(10b)按如下公式计算促动器靶标点法向量与反射面轴向夹角的余弦值：

(10c)按如下公式计算促动器法向调整量Δn_a：

其中Δn_a＞0表示促动器伸长，Δn_a＜0表示促动器收缩；

所述的步骤十一计算天线服役过程中副面位姿调整量包括：

(11a)按如下公式确定O_s点的调整量

(11b)计算副反射面发生刚体位移后D点在基准坐标系下的坐标值

(11c)按如下公式确定D点的调整量(Δx_D,Δy_D,Δz_D)

所述的步骤十二具体包括：

根据步骤(10c)调整量计算结果依次调整主反射面各个促动器，使主反射面保持理想形状，根据步骤(11a)和(11c)调整量计算结果调整副反射面位姿，使副反射面保持理想位置，并在服役过程中不断重复上述过程，实现主动主反射面天线理想形面的实时保持。