CN110233355A - 大型天线波束波导反射面的安装调整方法 - Google Patents

大型天线波束波导反射面的安装调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，属于航天测控技术领域，该方法为通过空间点位检测装置，对反射镜面进行检测，检测完成后在适当位置做转站点，然后将检测装置放置另一反射镜适当位置，采集前一组转站点恢复坐标，再对该处反射镜进行检测，依次检测其它反射镜面。完成各反射面检测采点工作后，对检测后的点数据进行三维建模并与理论空间反射镜位置进行对比，分析得出位置误差，然后根据误差情况对镜面姿态进行调整纠正后再进行复测，最终达到位置度指标要求。本专有技术解决了现有技术中对有隔挡目标反射镜之间不能直接测量并且无法将检测面阵与理论位置统一坐标的难题，实现了空间大型反射面阵之间的精确定位。

Description

大型天线波束波导反射面的安装调整方法
技术领域
本发明属于航天测控技术领域，具体为一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，通过空间点位检测装置在不同位置进行转站以恢复初始坐标系，对大型天线波束波导反射面***进行高精度检测、定位。
背景技术
随着当前国际上大型、高精度、大功率天线技术的不断发展，对天线微波传输***提出了新的更高要求，波束波导***替代了传统的馈源传输***来进行信号传输，大型波束波导筒内部镜面尺寸之间定位关系要求更加严格。由于屏蔽筒内镜面精度高、尺寸紧凑、镜面之间有隔挡，多次反射面测量之间难以统一基准，因此传统的检测方法无法实现大型天线波束波导反射面的安装调整，急需一种针对该领域的新的检测方法来实现波束波导镜面之间精确定位。
现有检测技术对大型天线波束波导反射面的安装调整存在一些不足，其主要表现为两个方面：一方面不能对有隔挡的两曲面进行同时检测，例如背对背的两曲面无法同时检测到两个工作曲面。另一方面由于检测位置较多无法统一到同一个坐标系下与测量反射面理论模型进行比较。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，该方法以空间点位检测装置为测量工具，首先根据检测需要建立初始坐标系，然后对实际单个(或多个)反射镜面进行检测，检测完成后在适当位置做基准点(转站点)，然后将检测装置放置另一反射镜适当位置，采集前一组基准点(转站点)恢复坐标，再对该处反射镜进行检测，依次检测其它反射镜面。在完成各反射面检测采点工作后，对检测后的点数据采用检测数据建模及分析***进行三维建模并与理论空间反射镜位置进行对比，分析得出位置误差和各方向调整量，然后根据误差调整量情况对镜面姿态进行调整纠正后再进行复测，最终达到位置度指标要求。
基于上述原理，本发明的技术方案为：
所述一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：利用空间点位检测装置在天线主反射面的基准位置处建立基准坐标系；
步骤2：对天线波束波导反射镜进行分组，将能够被安装在天线内部某一位置处的空间点位检测装置同时观察到的至少两个反射镜作为一组；
步骤3：从最接近天线主反射面基准位置的一组反射镜开始，沿天线波束波导通道方向，对每组反射镜采用以下步骤实现位置调整：
步骤3.1：在该组反射镜附近的天线刚体结构上建立至少3个转站点；所述转站点能够被前一组反射镜位置调整时所设置的空间点位检测装置观察并检测到其在该空间点位检测装置坐标系下的坐标；若该组反射镜为第一组反射镜，则所述转站点能够被步骤1中处于天线主反射面基准位置处的空间点位检测装置观测并检测到其在基准坐标系下的坐标；
步骤3.2：移动空间点位检测装置至该组反射镜附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜和步骤3.1建立的转站点；
步骤3.3：利用空间点位检测装置对转站点进行位置检测，得到所述转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据步骤3.1中得到的所述转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
步骤3.4：利用空间点位检测装置检测该组反射镜中每个反射镜镜面上各至少3个点在基准坐标系下的坐标；
步骤3.5：将步骤3.4检测到的坐标导入检测数据建模及分析***，得到每个反射镜镜面的实测位置，并与每个反射镜镜面在天线理论模型中的理论位置进行对比，得到位置差值；
步骤3.6：根据步骤3.5得到的反射镜镜面实测位置与理论位置的差值，对反射镜组进行调整；
步骤3.7：重复步骤3.4～步骤3.6，直至该反射镜组中的每个反射镜镜面达到预期的理论位置要求。
进一步的优选方案，所述一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，其特征在于：当步骤3.2中，无法得到一个安装位置使空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜和步骤3.1建立的转站点时，
将步骤3.2改为：沿天线波束波导通道方向，进一步在更靠近该组反射镜的天线刚体结构上建立至少3个二次转站点；
而后移动空间点位检测装置至二次转站点附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到步骤3.1建立的转站点和二次转站点；
此时利用空间点位检测装置对步骤3.1建立的转站点进行位置检测，得到步骤3.1建立的转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据步骤3.1中得到的该转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
再利用当前空间点位检测装置对二次转站点进行位置检测，得到二次转站点在基准坐标系下的坐标；
之后再移动空间点位检测装置至该组反射镜附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜和二次转站点；
将步骤3.3改为：利用空间点位检测装置对二次转站点进行位置检测，得到二次转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据二次转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
之后步骤3.4～步骤3.7不变。
进一步的优选方案，所述一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，其特征在于：天线主反射面的基准位置为天线面法兰中心。
有益效果
本发明提出的大型天线波束波导反射面的安装调整方法，通过转站解决了有隔挡反射镜之间进行检测，并通过转站点的检测将整个检测***统一到了同一个坐标系下与理论数模进行比较得出调整尺寸，以最终满足波束波导反射面之间的相互位置关系。解决了现有技术中对有隔挡目标反射镜之间不能直接测量并且无法将检测面阵与理论位置统一坐标的难题，实现了空间大型反射面阵之间的精确定位，在大型天线波束波导反射面安装调整中起到了决定性、关键性作用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为实施例中大型天线波束波导反射面检测***结构图；
图2为实施例中在天线主反射面基准位置处建立坐标系示意图；
图3为实施例中对第一组反射镜组M1、M2进行检测示意图；
图4为实施例中对第二组反射镜组M3、M4进行检测示意图；
图5为实施例中对第三组反射镜组M5、M6、M7、M8、M9布置转站点示意图；
图6为实施例中对第三组反射镜组M5、M6、M7、M8、M9进行检测示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例中的大型天线波束波导反射面如附图1所示，包括天线主面、波束波导以及反射镜面***M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9。
具体的安装调整方法包括以下步骤：
步骤1：如图2所示，大型天线波束波导反射面的安装调整前，先将空间检测定位装置在天线主反射面基准处(天线中心体法兰处)建立基准坐标系，该坐标系与天线主面检测坐标系为同一基准。
步骤2：对天线波束波导反射镜进行分组，将能够被安装在天线内部某一位置处的空间点位检测装置同时观察到的至少两个反射镜作为一组；本实施例中将反射镜面***M1、M2作为一个反射镜组，M3、M4作为一个反射镜组，M5、M6、M7、M8、M9作为一个反射镜组，分三组分别进行空间定位检测。
步骤3：从最接近天线主反射面基准位置的一组反射镜开始，沿天线波束波导通道方向，对每组反射镜进行位置调整。
对于M1、M2组成的反射镜组，采用以下步骤：
步骤3.1：在反射镜M1与M2附近的波束波导筒壁上建立3个转站点；采用处于天线主反射面基准位置处的空间点位检测装置观测并检测这3个转站点在基准坐标系下的坐标；此时天线俯仰方向要固定，并标记俯仰位置。
步骤3.2：移动空间点位检测装置至反射镜M1、M2附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到反射镜M1、M2和步骤3.1建立的3个转站点。
步骤3.3：利用空间点位检测装置对步骤3.1建立的3个转站点进行位置检测，得到这3个转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据这3个转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系。
步骤3.4：利用空间点位检测装置检测反射镜M1、M2镜面上各3点在基准坐标系下的坐标；此外还转动天线俯仰以检测反射镜M1中心与俯仰中心的重合度。
步骤3.5：将步骤3.4检测到的坐标导入检测数据建模及分析***，得到反射镜M1、M2镜面的实测位置，并与反射镜M1、M2镜面在天线理论模型中的理论位置进行对比，得到位置差值。
步骤3.6：根据步骤3.5得到的反射镜镜面实测位置与理论位置的差值，对反射镜M1、M2进行调整；调整时保证反射面M1、M2之间相对位置，M1中心与天线中心(即初始坐标系Z轴)重合，并且M1、M2中心与俯仰轴中心重合。
步骤3.7：重复步骤3.4～步骤3.6，直至反射镜M1、M2中的每个反射镜镜面达到预期的理论位置要求。
如图4所示，反射面M1、M2检测完成后，需要对M3、M4组成的反射镜组进行检测，具体为以下步骤：
步骤4.1：在反射镜M3与M4附近的波束波导筒壁上建立3个转站点；采用步骤3.4中的空间点位检测装置观察并检测这3个转站点在基准坐标系下的坐标。
步骤4.2：移动空间点位检测装置至反射镜M3、M4附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到反射镜M3、M4和步骤4.1建立的3个转站点。
步骤4.3：利用空间点位检测装置对步骤4.1建立的3个转站点进行位置检测，得到这3个转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据这3个转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系。
步骤4.4：利用空间点位检测装置检测反射镜M3、M4镜面上各3点在基准坐标系下的坐标。
步骤4.5：将步骤4.4检测到的坐标导入检测数据建模及分析***，得到反射镜M3、M4镜面的实测位置，并与反射镜M3、M4镜面在天线理论模型中的理论位置进行对比，得到位置差值。
步骤4.6：根据步骤4.5得到的反射镜镜面实测位置与理论位置的差值，对反射镜M3、M4进行调整。
步骤4.7：重复步骤4.4～步骤4.6，直至反射镜M3、M4中的每个反射镜镜面达到预期的理论位置要求。
如图5所示，其它反射镜M5、M6、M7、M8、M9组成的反射镜组的位置在地坑内部，需要进行两次转站，以将基准坐标系引至塔基内部墙面：
步骤5.1：在地坑上方波束波导筒壁上建立3个转站点；采用步骤4.4中的空间点位检测装置观察并检测这3个转站点在基准坐标系下的坐标；
步骤5.2：先移除M5，按图5位置在地坑墙面建立3个二次转站点，移动空间点位检测装置至二次转站点附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到步骤5.1建立的转站点和二次转站点；
此时利用空间点位检测装置对步骤5.1建立的转站点进行位置检测，得到步骤5.1建立的转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据步骤5.1中得到的这3个转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；再利用当前空间点位检测装置对二次转站点进行位置检测，得到二次转站点在基准坐标系下的坐标；之后装回M5，如图6所示，移动空间点位检测装置至该组反射镜附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜M5、M6、M7、M8、M9和二次转站点；
步骤5.3：利用空间点位检测装置对二次转站点进行位置检测，得到二次转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据二次转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
步骤5.4：利用空间点位检测装置检测反射镜M5、M6、M7、M8、M9镜面上各3点在基准坐标系下的坐标。
步骤5.5：将步骤5.4检测到的坐标导入检测数据建模及分析***，得到反射镜M5、M6、M7、M8、M9镜面的实测位置，并与反射镜M5、M6、M7、M8、M9镜面在天线理论模型中的理论位置进行对比，得到位置差值。
步骤5.6：根据步骤5.5得到的反射镜镜面实测位置与理论位置的差值，对反射镜M5、M6、M7、M8、M9进行调整。
步骤5.7：重复步骤5.4～步骤5.6，直至反射镜M5、M6、M7、M8、M9中的每个反射镜镜面达到预期的理论位置要求。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：利用空间点位检测装置在天线主反射面的基准位置处建立基准坐标系；
步骤2：对天线波束波导反射镜进行分组，将能够被安装在天线内部某一位置处的空间点位检测装置同时观察到的至少两个反射镜作为一组；
步骤3：从最接近天线主反射面基准位置的一组反射镜开始，沿天线波束波导通道方向，对每组反射镜采用以下步骤实现位置调整：
步骤3.1：在该组反射镜附近的天线刚体结构上建立至少3个转站点；所述转站点能够被前一组反射镜位置调整时所设置的空间点位检测装置观察并检测到其在该空间点位检测装置坐标系下的坐标；若该组反射镜为第一组反射镜，则所述转站点能够被步骤1中处于天线主反射面基准位置处的空间点位检测装置观测并检测到其在基准坐标系下的坐标；
步骤3.2：移动空间点位检测装置至该组反射镜附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜和步骤3.1建立的转站点；
步骤3.3：利用空间点位检测装置对转站点进行位置检测，得到所述转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据步骤3.1中得到的所述转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
步骤3.4：利用空间点位检测装置检测该组反射镜中每个反射镜镜面上各至少3个点在基准坐标系下的坐标；
步骤3.5：将步骤3.4检测到的坐标导入检测数据建模及分析***，得到每个反射镜镜面的实测位置，并与每个反射镜镜面在天线理论模型中的理论位置进行对比，得到位置差值；
步骤3.6：根据步骤3.5得到的反射镜镜面实测位置与理论位置的差值，对反射镜组进行调整；
步骤3.7：重复步骤3.4～步骤3.6，直至该反射镜组中的每个反射镜镜面达到预期的理论位置要求。
2.根据权利要求1所述一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，其特征在于：
当步骤3.2中，无法得到一个安装位置使空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜和步骤3.1建立的转站点时，
将步骤3.2改为：沿天线波束波导通道方向，进一步在更靠近该组反射镜的天线刚体结构上建立至少3个二次转站点；
而后移动空间点位检测装置至二次转站点附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到步骤3.1建立的转站点和二次转站点；
此时利用空间点位检测装置对步骤3.1建立的转站点进行位置检测，得到步骤3.1建立的转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据步骤3.1中得到的该转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
再利用当前空间点位检测装置对二次转站点进行位置检测，得到二次转站点在基准坐标系下的坐标；
之后再移动空间点位检测装置至该组反射镜附近的位置，使得空间点位检测装置能够同时观察到该组反射镜和二次转站点；
将步骤3.3改为：利用空间点位检测装置对二次转站点进行位置检测，得到二次转站点在当前空间点位检测装置坐标系下的坐标，然后依据二次转站点在基准坐标系下的坐标，将当前空间点位检测装置坐标系恢复到基准坐标系；
之后步骤3.4～步骤3.7不变。
3.根据权利要求1或2所述一种大型天线波束波导反射面的安装调整方法，其特征在于：天线主反射面的基准位置为天线面法兰中心。
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