经纬仪工业测量系统用于大型多波束天线的安装与调整

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1、万方数据2000年第8期测绘通报41文章编号：0494一0911(2。。O)10o。4卜02中图分类号：P20{文献标识码：B经纬仪工业测量系统用于大型多波束天线的安装与调整李广云，李宗春(解放军信息工程大学测绘学院，河南郭州4soos2)AppJicationofTheodoJiteJndustrialMeasuringSystemtoInsta儿atjonandAdjustmentofLargeMultibeamAntenna11(：uall*一?un，I。IZo“gchu“摘要：由于多波束天线的回税较大，传统

2、天线安装疗法比较困难。彳广绍了将经纬仪工业测量系统引人多波束犬线的安装幢铡力法，为工业部门解决类似问题提供了经验。文中主要介绍了多波束大线的数学模型、铡量^案i殳计以及j呵整量的计算等问题．最后给出了实际调罄结果．表明藩方挂是可行的。关键词：经纬仪T业测量系统；多渡束天线；数学模型；洞整量一、前言多渡束天线是某研究所的一项重要项目，其基本设计思想是一个天线可安装多个馈源装置．并且可提高天线的增益．以期实现一天线多用、小天线代替大天线的目的。与普通天线比较，一个小型的多波束天线的面积(6m×8m)是相当大的。在天线的

3、安装过程中，传统的经纬仪加带尺或样板的方法显得无能为力，通过我们和设计、工艺、检测等部门的多次方案论证、分析和试验，最后决定采用电于经纬仪工业测量系统来指导天线的安装和调整。实际工作中，工业测量系统的硬件采用了2台T30。OA电子经纬仪，系统测量软件采用Axyz—c0M／MTM，工程中的实用软件在测量过程中现场开发。本文主要介绍多波束天线的数据模型、测量方案的设计、调整量的计算及测量中需要注意的几个问题，最后给出了实测的结果。二、多波束夭线的数学模型多波束天线是标准抛物线绕空问某一旋转轴旋转后所截取的一部分表面。我

4、们知道标准抛物线在zoz平面坐标系中的方程为22=4厶(1)将z轴旋转。角，得到旋转后的坐标系为t7fk‘．再将=7轴平移到z”，得到r’fy。”坐标系．多波束天线的数学方程为标准抛物线绕z”轴旋转后所得到的表面方程．如图1所示。将，轴旋转“角后，坐标转换公式为朗一篇：：艇]㈣设z’轴平移到。”的平移量为凡．故有，’=，”+R(3)因此在z7D7。”坐标系下有T=(T“+R)cos口￡，，sln引(4)z=(T”一R)sin口+2’tosn收辅日期：l999一05—19选取另一个坐标轴y”与z‘，07=“平面垂直，

5、且构成右手坐标系．故标准抛物线绕z”轴旋转后得到的方程为L(／z。2+v’!+R)sln口+r，，cos。J一4／[(~／』’2+j一’2+R)cos口一2“s㈣](5)实际上．多波束天线是标准抛物线中的某一段(如图1中l～2弧段)绕：”轴旋转后所截取的一部分曲面。在设计过程中设计坐标系是给定的，从而町以得到多渡柬天线上各点的坐标值。万方数据测绘通报2000牟第8期方差求出的验前点位标准差(Std)；圆用验后测角方差求得的验后点位标准差(RMs)。“2台仪器为例．确定一电坐标宵3个未知数，2台仪器观测共有4个观测值

6、(两个水乎方向．2个天顶距)，根据最小二乘法可列出误差方程式：V一．{XL平差后点佗精度矩阵为『td；d_yd船]，)Yx一口3(A1』’^)1=口¨d}d^yl啦，∞．畦J则验前点位标准差为Std一±√d{+d；十一(6)用。l的估值。P旦2代替一，则验后点位标准差为RMs=土√口≮+d#+d；(7)2．观测点的选择观测点的选择与天线的桶整机构有密切的联系。整个天线共由24块小面板拼接而成，每一块小面板有4个词整螺杆(边缘面板为3个)．通过调整螺杆的运动来调节面板之间的相互位置关系，在天线的调整阶段，选择r92个

7、观测点(如图2所示)．这92个观测点分别与天线背架上的一个调整螺杆对应，通过对92个点的观测，可汁算出每一点的桶整量，从而对天线进行调整。／：I：．弋o。飞“o。⋯夕。图2在天线的整体精度检测阶段，为r尽bT能反映天线的实际面型，选择了2州个观测点，即每一块面板有9个观测点．其中4个位于调整螺杆附近，另5个位于中问．如此布设可较好地代轰天线的实际面形。3铡最精度规定测量精度的选取与天线面板的精度密切相关．太小会造成精度的浪费井消耗大量的人力、物力和延长观测时间，太大则容易掩盖面板的精度，达不到检测的目的。在该项目中

8、，单块天线面板的精度(平均点位标准差，F同)经三坐标机检测为士o．3胁一般认为组装后的整体精度会更低一些，大致在±o5～土o7mm．取最后精度的l／3～1／5作为测量精度，因此我们选取士o．1jmr】1作为实际测量的点位标准差，这样由测量造成的误差在天线的总体精度中所占很小．几乎可以忽略。实际测量结果表明，在观测条件较好时，如早晨无风或晚上观测时，验后点位标