基于FS系统对乌鲁木齐VLBI射电望远镜进行天线测量

在天文观测中射电望远镜性能参数的好坏直接影响到观测数据质量,为了保证观测质量,提高观测效率,需要对天线性能进行测量.当前进行天线测量的方法有场地测量法和射电天文法,不同的方法应用范围和效果不同.对于大型天线而言采用射电天文法进行天线测量高效快捷.针对VLBI射电望远镜,介绍了使用终端FS系统对天线参数进行测量（基于射电天文法）的方法和过程,以乌鲁木齐南山25 m天线增益和指向精度测量作为范例,重点叙述了测量的方法和步骤,并对该方法进行了讨论.     

超大口径射电望远镜温度场分析

随着天线口径增大、频率升高,日照热对其性能的影响愈发严重.针对待建的新疆110 m大口径全可动射电望远镜,建立其热分析有限元模型,研究天线在夏至日不同太阳时刻的温度场分布特性.结果如下:一天中,主反射面的最高温度可达42.86℃,出现在14时,同时刻撑腿的温度也达到峰值,为41.74℃.背架水平分区温差在5时、18时、19.5时均超过1℃,会对天线指向性能产生较大影响.夜间天线结构温度分布亦不均匀,俯仰结构的温差明显高于其他构件,最大温差为6.42℃,通过数值模拟与试验相结合的方法,证明了构件的壁厚差异是导致结构夜间温差较大的主要原因.     

主反射面变形引起的天线指向误差修正方法

射电天线指向精度通常要求小于主波束宽度的1/10, 对于短厘米波段或毫米波段的大口径反射面天线, 指向精度要求高达几个角秒, 对于天线性能目标的实现是个巨大的挑战, 因此对于大口径高频段的反射面天线来说指向问题成为天线性能实现的重要关注焦点. 在众多影响天线指向精度的结构子系统因素中, 对主反射面变形因素的研究很少. 文章结合天线的结构特点建立了反射面空间坐标系统, 并基于变形后主面点的空间坐标值, 提出了3自由度下的非线性最小二乘吻合的方法去精准预测天线指向. 最后利用空间几何关系严格推导出了服务于天线指向误差修正的俯仰和方位的精确调整量, 从而构建了主面变形同指向误差之间的间接关系, 这对大型射电天线指向精度的提升具有一定的指导意义.     

射电天文毫米波接收机强度校准

射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波器件的小型化导致噪声注入模式不易实现,加之注入模式可能引入噪声,因此BTL (Bell Telephone Laboratory)最早提出使用斩波轮技术进行毫米波校准,就是在馈源口面交替放置或者移除常温黑体进行校准;之后BIMA (Berkeley Illinois Maryland Association Array)又提出使用常温、热负载进行校准; ALMA (Atacama Large Millimeter Array)对单、双负载校准方式的精度进行计算后,认为双温度负载校准方式有潜力实现1%的校准精度,并最终设计出机械臂式双温度负载校准机构;此后, GBT (Green Bank Telescope) 4 mm波段制冷接收机设计出旋转盘式双温度校准机构; OSO (Onsala Space Observatory)最新研制的3 mm波段制冷接收机设计出波束切换式双温度校准机构.中国科学院新疆天文台QTT(Qi Tai Telescope)项目的启动推动了毫米波接收机研制进程,为提高毫米波强度校准精度,相关的技术预研已经开始.     

基于单目视觉的天线副面并联调整机构相对位姿测量方法

为测量天线副面并联调整机构的相对位姿,研究了一种基于单目视觉的位姿测量系统.采用光源照射固定于动平台上的合作目标,结合滤光片等控制手段,利用单目相机采集非共面特征点的图像,获得高对比度的准理想图像.经过图像处理和平方加权质心法,提取出特征点的图像坐标,使用EPnP (Efficient Perspective-n-Point)算法进行位姿解算,最终可以得到并联调整机构的相对位姿测量方法.最后通过实验进行了精度验证,结果表明平移精度为0.1 mm,旋转精度为0.05°,满足了实验要求,为并联机构的位姿检测提供了可行性思路.