天线反射面拟合方法技术

天线反射面拟合方法，包括下列步骤：１）将抛物面视为刚体，在标准坐标系和测量坐标系下，以在标准坐标系下的原点作为参考点，用旋转运动加上平移运动来描述抛物面位置和方位的变化，选择转角（ａ，ｂ）、平移（Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ）和抛物面焦距ｆ作为刚体拟合参数，进行拟合参数初值输入；２）导入抛物面上测量点的测量数据；３）将抛物面方程写成向量的形式，将测量坐标系下测量点坐标转换到标准坐标系下，求出测量点转换到标准坐标系下的方程，将转换到标准坐标系的测量点带入抛物面标准方程进行比较，求得误差方程，对误差方程进行线性化，利用非线性最小二乘原理求出参数值，得到最佳抛物面方程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抛物面天线，具体涉及一种，用于雷达或射电望 远镜的天线反射面的最佳抛物面拟合及反射面测量、安装调试。
技术介绍
抛物面天线在雷达和射电天文中广泛应用。天线的面形在加工和使用过程中都应 保持其准确形状，天线实际面形与其理想准确形状之间的差别即为面形误差。面形误差的 大小直接影响天线性能。为准确计算反射面的实际误差，一般需对变形后的反射面进行最 佳抛物面拟合。因此如何能够通过测量数据准确快速的计算出面形误差，对于提高反射面 板的加工、安装进度都非常有利。为确定天线的面形误差，一般采用对变形后的天线表面进行抛物面二次曲面的拟 合，即求出一个和变形后的抛物面的法向距离最小的最佳拟合抛物面。这一拟合过程常常 的经典方法主要有三种1)以天线变形后的面形到最佳吻合抛物面法向偏差取最小来拟 合抛物面；2)对一般二次曲面方程通式进行简化的拟合方法；3)以一般二次曲面方程通式 附加抛物面限制条件的方法进行拟合。前二者只适合于变形和转角都很小的情况；第三种 方法虽能够拟合空间任意位置的曲面，但得到的参数不完全满足条件式的原来形式。
技术实现思路
为了克服上述的缺点，能够在任意测量坐标系下测的数据进 行曲面拟合，本专利技术借鉴机械和力学中刚体空间三维运动学的原理，即刚体运动是一个力 学概念，若一个物体在空间运动的过程中，它上面的任意两点之间的距离始终保持不变，则 物体作刚体运动，即物体只是位置发生了改变。刚体的空间一般运动可以分解为刚体的平 移运动和刚体的定点转动。平动部分可用点的三个坐标变化ΔΧ，Ay和Δζ描述，定点转 动部分可以用三个欧拉角α，β和Υ描述。这6个坐标就是刚体作一般运动时的广义坐 标。本专利技术提出一种基于刚体位移的抛物面拟合方法，用以直接获得最佳拟合抛物面 的所有精确参数。即，视抛物面为刚体，利用确定其位移所需的6个自由度，以及抛物面焦 距，共7个广义自由度/变量进行空间抛物面的拟合。还可根据实际拟合需要，通过增减一个拟合参数，实现不定焦距和定焦距的抛物 面拟合，同时可以应用到其他类型的曲面拟合中。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是包括下列步 骤1)将抛物面视为刚体，在标准坐标系(oxyz)和测量坐标系(ο‘ x' y' ζ')下， 以在标准坐标系下的原点作为参考点，用旋转运动加上平移运动来描述抛物面位置和方位 的变化，抛物面的姿态被认为是标准坐标系、变形点与最佳拟合抛物面上对应的点绕测量 坐标系原点0'的定点转动和沿三个坐标轴方向的平移运动的结果，设绕χ' , y' , ζ'轴的转角分别为α，β和γ，平移量为ΔΧ(Δχ，Δγ, Δ z)，由于旋转抛物面关于其对称轴ζ 轴旋转对称，不需参数Y，取Y为常数零，故选择转角(α，β)、平移(ΔΧ，Ay，Δz)和抛 物面焦距f6个参数作为刚体拟合参数，进行拟合参数初值输入；2)导入抛物面上测量点的测量数据；3)将抛物面方程写成向量的形式，将测量坐标系下测量点坐标转换到标准坐标系 下，求出测量点转换到标准坐标系下的方程，由于天线的变形和加工误差以及测量误差，测 量点并不能完全满足抛物面标准方程，将转换到标准坐标系的测量点带入抛物面标准方程 进行比较，求得误差方程，对误差方程进行线性化，利用非线性最小二乘原理求出参数值， 得到最佳抛物面方程。上述技术方案说明如下如附图说明图1所示，假设抛物面理想方程为式(1)，并假设发生变形或加工得到的抛物面 的最佳拟合抛物面标准方程(2)。权利要求，其特征是，该方法包括下列步骤1)将抛物面视为刚体，在标准坐标系(oxyz)和测量坐标系(o′x′y′z′)下，以在标准坐标系下的原点作为参考点，用旋转运动加上平移运动来描述抛物面位置和方位的变化，抛物面的姿态被认为是标准坐标系、变形点与最佳拟合抛物面上对应的点绕测量坐标系原点O′的定点转动和沿三个坐标轴方向的平移运动的结果，设绕x′，y′，z′轴的转角分别为α，β和γ，平移量为ΔX(Δx，Δy，Δz)，取γ为常数零，选择转角(α，β)、平移(Δx，Δy，Δz)和抛物面焦距f六个参数作为刚体拟合参数，进行拟合参数初值输入；2)导入抛物面上测量点的测量数据；3)将抛物面方程写成向量的形式，将测量坐标系下测量点坐标转换到标准坐标系下，求出测量点转换到标准坐标系下的方程，将转换到标准坐标系的测量点带入抛物面标准方程进行比较，求得误差方程，对误差方程进行线性化，利用非线性最小二乘原理求出参数值，得到最佳抛物面方程。2.根据权利要求1所述的，其特征是，所述步骤3)中的误差方程 % =Vi = ΤΛ -*,根据下列公式组成法方程组求出参数值3.根据权利要求1所述的，其特征是，所述步骤1)中将抛物面焦 距f直接赋值，根据下列公式组成法方程组求出参数值4.根据权利要求1所述的，其特征是，所述步骤3)中具体包括下 列步骤31)应用刚体位移法列出误差方程全文摘要，包括下列步骤1)将抛物面视为刚体，在标准坐标系和测量坐标系下，以在标准坐标系下的原点作为参考点，用旋转运动加上平移运动来描述抛物面位置和方位的变化，选择转角(a，b)、平移(Dx，Dy，Dz)和抛物面焦距f作为刚体拟合参数，进行拟合参数初值输入；2)导入抛物面上测量点的测量数据；3)将抛物面方程写成向量的形式，将测量坐标系下测量点坐标转换到标准坐标系下，求出测量点转换到标准坐标系下的方程，将转换到标准坐标系的测量点带入抛物面标准方程进行比较，求得误差方程，对误差方程进行线性化，利用非线性最小二乘原理求出参数值，得到最佳抛物面方程。文档编号G01B21/20GK101989682SQ201010232798公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日专利技术者李国平, 杨德华, 马增祥 申请人:中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
天线反射面拟合方法，其特征是，该方法包括下列步骤：１）将抛物面视为刚体，在标准坐标系（ｏｘｙｚ）和测量坐标系（ｏ′ｘ′ｙ′ｚ′）下，以在标准坐标系下的原点作为参考点，用旋转运动加上平移运动来描述抛物面位置和方位的变化，抛物面的姿态被认为是标准坐标系、变形点与最佳拟合抛物面上对应的点绕测量坐标系原点Ｏ′的定点转动和沿三个坐标轴方向的平移运动的结果，设绕ｘ′，ｙ′，ｚ′轴的转角分别为α，β和γ，平移量为ΔＸ（Δｘ，Δｙ，Δｚ），取γ为常数零，选择转角（α，β）、平移（Δｘ，Δｙ，Δｚ）和抛物面焦距ｆ六个参数作为刚体拟合参数，进行拟合参数初值输入；２）导入抛物面上测量点的测量数据；３）将抛物面方程写成向量的形式，将测量坐标系下测量点坐标转换到标准坐标系下，求出测量点转换到标准坐标系下的方程，将转换到标准坐标系的测量点带入抛物面标准方程进行比较，求得误差方程，对误差方程进行线性化，利用非线性最小二乘原理求出参数值，得到最佳抛物面方程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德华，马增祥，李国平，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]