基于虛擬相機的天線俯仰軸形變快速高精度測量方法研究

于琳琳，許 謙，王 娜

(1. 中國科學院新疆天文臺，新疆 烏魯木齊 830011；2. 中國科學院射電天文重點實驗室，江蘇 南京 210033；3. 新疆射電天體物理重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830011；4. 中國科學院大學，北京 100049)

因長期磨損和扭轉等原因而產生的射電望遠鏡天線俯仰軸形變，雖然變化量不大，但對高精度指向產生的影響不可忽略。這種影響隨著天線口徑增大、觀測頻段提高、天線綜合性能要求提升而更加明顯。研究俯仰軸形位變化對提高望遠鏡指向精度具有重要意義[1-2]。

國內外學者對于大口徑、高精度天線的關鍵結構變化對性能影響的研究主要集中在大中尺度變形的測量及補償。如美國綠岸望遠鏡(Green Bank Telescope, GBT)[3]在天線座架及副面撐腿上安裝了溫度傳感器，測量結構受溫度影響的大小。文[4-6]考慮天線結構陰影遮擋，對500 m口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)及上海天馬65 m射電望遠鏡進行了熱力學仿真，分析了各類天線的溫度分布特性。意大利撒丁島射電望遠鏡(Sardinia Radio Telescope, SRT)利用位置傳感器測量副反射體位姿，用于修正副面因自重、環境載荷造成的位置偏差[7-8]。上海天馬65 m射電望遠鏡利用位置傳感器測量副面三維位移，并分析各種因素導致的大型射電望遠鏡的副面位姿變化[9-10]。文[11]利用傾斜儀、熱電偶和風速儀建立方位軸誤差和溫度梯度以及方位軸誤差和風載傾覆力矩之間的經驗公式。文[12]測量了新疆南山26 m射電望遠鏡的軌道高差，并分析了其對指向精度的影響。然而，對于天線重要部件的小尺度變形測量研究并不多。……