[发明专利]一种球面射电望远镜主动反射面形状调节方法及系统

说明书

本发明属于大型射电望远镜技术领域，提供了一种球面射电望远镜主动反射面形状调节方法及系统，首先，获取基准球面半径和焦径比，更新坐标系，并确定被观测天体的理想抛物面；然后，获取在原始坐标系下各节点的坐标以及被测天体的方位角和仰角，通过旋转变换得到新坐标系下各个节点的位置坐标；计算理想抛物面口径的中心，并结合基准球面半径，确定待调节节点；最后，以工作抛物面与理想抛物面在径向上的所有待调节节点的坐标间的间距平方之和最小为目标，确定所有待调节节点的目标坐标，并计算促动器顶端伸缩量，使得工作抛物面尽量贴近理想抛物面，以获得天体电磁波经反射面反射后的最佳接收效果。

技术领域

本发明属于大型射电望远镜技术领域，尤其涉及一种球面射电望远镜主动反射面形状调节方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

中国天眼—500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter ApertureSpherical radio Telescope，简称，FAST)，是我国具有自主知识产权的目前世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜。“FAST”由主动反射面、信号接收系统(馈源舱)以及相关的控制、测量和支承系统组成，其中主动反射面系统是由主索网、反射面板、下拉索、促动器及支承结构等主要部件构成的一个可调节球面。主索网由柔性主索按照短程线三角网格方式构成，用于支承反射面板(含背架结构)，每个三角网格上安装一块反射面板，整个索网固定在周边支承结构上。每个主索节点连接一根下拉索，下拉索下端与固定在地表的促动器连接，实现对主索网的形态控制。

主动反射面有若干个主索节点，节点间由主索连接。主动反射面可分为两个状态：基准态和工作态。基准态时反射面为半径约300米、口径为500米的球面(基准球面，球心记为点C)，所有主索节点均位于基准球面上，每一块反射面板均为基准球面的一部分；工作态时反射面的形状被调节为一个300米口径的近似旋转抛物面(工作抛物面)。工作抛物面是通过下拉索与促动器配合来完成的，该过程下拉索长度固定。促动器沿基准球面径向安装，其底端固定在地面，顶端可沿基准球面径向伸缩来完成下拉索的调节，从而调节反射面板的位置。

当“FAST”观测某个方向的天体目标S时，通过调节基准球面的部分反射面板形成近似旋转抛物面，将来自目标天体的平行电磁波反射汇聚到馈源舱的有效区域。这里近似旋转抛物面的对称轴为直线SC，焦点P为直线SC与焦面的交点。焦面是与基准球面同心的一个球面，两同心球面的半径差为F＝0.466R(其中R为基准球面半径，称F/R为焦径比)。馈源舱接收信号的有效区域是中点为P，直径1米的圆盘。

调节过程中，促动器伸缩沿基准球面径向趋向球心方向为正向，在基准状态下，通常要求促动器顶端径向伸缩量为0，其径向伸缩范围为(-ε₁,ε₁)米；主索节点调节后，相邻节点之间的距离可能会发生微小变化，变化幅度不超过ε₂。

但是，目前的调节方法得到的工作抛物面难以获得天体电磁波经反射面反射后的最佳接收效果。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种球面射电望远镜主动反射面形状调节方法及系统，提高了偏好演化的准确度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种球面射电望远镜主动反射面形状调节方法，其包括：

获取基准球面半径和焦径比，更新坐标系，并确定被观测天体的理想抛物面；

获取在原始坐标系下各节点的坐标以及被测天体的方位角和仰角，通过旋转变换得到新坐标系下各个节点的位置坐标；

计算理想抛物面口径的中心，并结合基准球面半径，确定待调节节点；