基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，包括：根據(jù)采集溫度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫；傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，計算采集溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差RMS值；采集溫度數(shù)據(jù)組RMS與數(shù)據(jù)庫存儲溫度數(shù)據(jù)組RMS相匹配，計算相似性匹配區(qū)域并進行匹配，計算關(guān)鍵性匹配區(qū)域并進行匹配，比較匹配成功數(shù)據(jù)組的相似匹配率，找出唯一匹配數(shù)據(jù)組，得到反射面天線指向調(diào)整量，判斷指向調(diào)整量是否用于指向調(diào)整，在數(shù)據(jù)庫中添加新采集的溫度分布。本發(fā)明根據(jù)實時采集的溫度數(shù)據(jù)，通過匹配數(shù)據(jù)的RMS值、相似性區(qū)域、關(guān)鍵性區(qū)域?qū)?shù)據(jù)庫進行匹配調(diào)用，逐層縮小匹配范圍，完成反射面指向調(diào)整補償，保證補償?shù)臏蚀_及效果。
【專利說明】
基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明屬于天線技術(shù)領域，具體是基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào) 用方法，用于天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫的匹配，實現(xiàn)天線指向偏差的數(shù)據(jù)庫補償。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國內(nèi)外在深空探測、雷達通訊、射電天文等眾多領域的發(fā)展和深化，作為重要 基礎裝備之一，大型反射面天線的口徑越來越大，工作頻段越來越高，天線的設計、制造及 安裝難度也不斷增大。
[0003] 大型反射面天線在自身重力、風、雨雪以及溫度等因素的作用下會發(fā)生結(jié)構(gòu)變形。 天線的面板、背架以及撐腿等關(guān)鍵部位的變形會對天線電性能造成影響最為明顯。其中，在 溫度載荷的作用下，天線會發(fā)生結(jié)構(gòu)變形使反射面偏離電設計所要求的形狀，同時使天線 的波束指向偏離天線原先設計方向，對大型反射面天線性能產(chǎn)生了越來越顯著的影響。同 時也產(chǎn)生了諸多需要解決的理論及工程難題。
[0004] 相應的，國內(nèi)外諸多學者和專家提出了多種反射面變形補償方法，如主面補償方 法，在2015年西安電子科技大學碩士學位論文《面向大型面天線的太陽輻射影響耦合分析 與補償》中，介紹了針對太陽熱輻射的主動反射面補償方法，計算變形節(jié)點的位移量，通過 控制主動面板助動器行程量進行調(diào)整，達到補償;如副面補償方法，在2013年西安電子科技 大學碩士論文《基于大口徑天線結(jié)構(gòu)變形的副面補償方法的研究》中，進行了副反射面上點 的確定，理想副反射面的分段擬合和基于以上兩點進行一種優(yōu)化的副反射面優(yōu)化，能夠快 速、準確計算出副反射面調(diào)整到新位置的距離、角度和方向，從而使副反射面能夠?qū)崟r進行 調(diào)整，最終達到性能要求。上述天線主動面補償方法、副面補償方法中，都需通過計算節(jié)點 變形量，并需安裝作動器及相關(guān)配套設備對天線進行調(diào)整達到補償目的。因此，也使天線的 機械結(jié)構(gòu)更加復雜，不僅增大了天線結(jié)構(gòu)自身的重量，而且導致研制和維護成本明顯上升。 過程繁瑣，操作難度大，應用到實際的工程中具有一定的難度。發(fā)明專利《一種基于機電耦 合的大型賦形雙反射面天線指向調(diào)整方法》針對上述情況，提出溫度變形對天線指向造成 的影響可由天線整體轉(zhuǎn)動調(diào)整進行補償，相比于傳統(tǒng)補償方法，不需要安裝作動器及相關(guān) 配套設備等復雜的機械結(jié)構(gòu)，即可對天線進行調(diào)整達到補償目的。指向調(diào)整量的計算方法 上述專利已給出，但在實際工程中，在對服役天線補償時，如何從已存溫度數(shù)據(jù)庫中找到對 應的指向調(diào)整量，即匹配方法的選擇，還缺乏研究。
[0005] 本發(fā)明正是以此為目的進行研究。在已知指向調(diào)整補償數(shù)據(jù)庫的情況下，對于溫 度引起的天線變形，可將采集到的溫度與數(shù)據(jù)庫中已存入的溫度值進行比對，找出符合條 件的匹配數(shù)據(jù)組，此過程就是匹配方法的應用過程?？梢越普J為兩組數(shù)據(jù)相似，直接調(diào)用 匹配數(shù)據(jù)組對應的指向調(diào)整量，即可達到實時補償?shù)男Ч?。可解決常用補償方法無法對使 用過程中因為環(huán)境因素造成電性能下降的天線進行實時補償，而天線變形補償調(diào)整的實時 性是決定補償調(diào)整系統(tǒng)能否在實際工程中起作用的一個關(guān)鍵的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提出了基于指向調(diào)整的數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法?？蓪崿F(xiàn)通過 比對采集的數(shù)據(jù)組與數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù)組，利用匹配方法，逐層縮小匹配范圍，最終得到具 有相似性的數(shù)據(jù)組，從而得到對應的性能補償量，并應用于實際工程中對天線進行實時補 償。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào) 用方法包括如下步驟：
[0008] 1)根據(jù)采集溫度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量的對應關(guān)系，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫； [0009] (2)根據(jù)反射面天線上的傳感器采集的一組溫度數(shù)據(jù)，將采集溫度與傳感器編號 對應，得到一組溫度數(shù)據(jù)組；
[0010] (3)計算采集溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差RMS值;
[0011] (4)若采集的溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差RMS值與數(shù)據(jù)庫存儲溫度數(shù)據(jù)組均方 根誤差RMS值心％的相對誤差γ ，則初始匹配成功，初始匹配成功的數(shù)據(jù)組進入步驟 (5);否則，結(jié)束匹配并進入步驟(12);
[0012] (5)計算各傳感器采集溫度的容許誤差限，得到相似性匹配區(qū)域；
[0013] (6)相似性匹配區(qū)域以傳感器編號，按組依次匹配上述匹配成功的各組數(shù)據(jù)，若相 似匹配率大于95%，則相似匹配成功，相似匹配成功的數(shù)據(jù)組進入步驟(7);否則，結(jié)束匹配 并進入步驟(12);
[0014] (7)計算天線關(guān)鍵位置處對應傳感器采集溫度的容許誤差限，得到關(guān)鍵性匹配區(qū) 域；
[0015] (8)關(guān)鍵性匹配區(qū)域以傳感器編號，按組依次匹配上述匹配成功的各組數(shù)據(jù)，若關(guān) 鍵匹配率為100%，得到指向調(diào)整量進入步驟(9);否則，結(jié)束匹配并進入步驟(12);
[0016] (9)比較各匹配成功數(shù)據(jù)組，選擇相似匹配率最大的數(shù)據(jù)組為唯一溫度匹配成功 數(shù)據(jù)組；
[0017] (10)根據(jù)唯一溫度匹配成功的數(shù)據(jù)組，調(diào)出數(shù)據(jù)庫中對應的所存反射面天線指向 調(diào)整量；
[0018] (11)若數(shù)據(jù)庫中調(diào)出的反射面天線指向調(diào)整量大于5角秒，則向反射面天線主控 系統(tǒng)下發(fā)調(diào)整量，對熱變形天線進行指向補償;否則，重啟溫度傳感器，返回步驟(2)開始新 一輪溫度采集；
[0019] (12)在數(shù)據(jù)庫中添加新采集的溫度數(shù)據(jù)，并返回步驟（1)將新得到的數(shù)據(jù)組添加 存入數(shù)據(jù)庫中。
[0020] 所述步驟(1)中，反射面天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳感器布局方案都已確定，根據(jù)采集溫 度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量的對應關(guān)系，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)庫包含溫度數(shù)據(jù)，溫度 數(shù)據(jù)均方根誤差RMS值，指向調(diào)整量數(shù)據(jù)一一對應形成的數(shù)組。
[0021] 所述步驟(3)中根據(jù)傳感器采集的一組溫度數(shù)據(jù)計算得到溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤 差RMS值，通過下述方法實現(xiàn)：
[0022] (3a)傳感器采集溫度值為Ti(i = 1，2，3. . .Ν)，Ν為傳感器個數(shù)；
[0023] (3b)計算采集溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差為傳感器個數(shù)：
[0025]所述步驟(4)根據(jù)步驟(3)中計算得到的溫度數(shù)據(jù)組均方根誤差RMS值，以及 數(shù)據(jù)庫中存儲的溫度數(shù)據(jù)組RMS值ΓΜ;. (/ = 1，:23...農(nóng)），1(為數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)組個數(shù);根 據(jù)公式計算兩組數(shù)據(jù)的相對誤差γ 1:
[0027] 根據(jù)工程指標要求，取相對誤差限為5%。
[0028] 所述步驟(5)計算各傳感器采集溫度的容許誤差限，得到相似性匹配區(qū)域，按照如 下過程進行下一步匹配：
[0029] (5a)已知傳感器采集的溫度值為1^(1 = 1,2,3...Ν)，Ν為傳感器個數(shù);根據(jù)工程指 標要求取容許誤差限為5%，計算每個傳感器采集溫度的容許誤差限值。根據(jù)采集溫度1\，
[0030] (5b)確定編號i(i = l，2,3...N)傳感器本次采集溫度的相似性匹配區(qū)域
[0032] 所述步驟(6)中進行相似匹配，按照下述步驟進行：
[0033] (6a)采集溫度數(shù)據(jù)組的相似性匹配區(qū)域組可以表示為：
[0034] A=[ai，a2，a3, · · ·，aN]
[0035] (6b)根據(jù)相似性匹配區(qū)域組A，依次與步驟(4)初始匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)組匹 配，每次匹配比較均為數(shù)據(jù)庫中存儲的一組數(shù)據(jù)，匹配采集自溫度數(shù)據(jù)組中的每個傳感器 的相似性匹配區(qū)域，
（Sm為匹配成功的傳感器個數(shù)，SN為總的傳感器個數(shù))得到 相似匹配率P，P表示在一組數(shù)據(jù)匹配中共有多少個傳感器匹配成功。
[0036] (6c)根據(jù)數(shù)據(jù)相似性原理，若相似匹配率Px(X表示此步驟結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù) 組編號)大于95%時，匹配成功的溫度數(shù)據(jù)組進入步驟(7);否則，進入步驟(12)。
[0037] 所述步驟(7)根據(jù)步驟(6)計算天線關(guān)鍵位置處對應傳感器采集溫度的容許誤差 限，得到關(guān)鍵性匹配區(qū)域，按照如下過程進行下一步匹配：
[0038] (7a)根據(jù)天線結(jié)構(gòu)特點，得到天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置；已知關(guān)鍵位置傳感器測量的溫 度值為L(j = 1，2，. . .Μ)，M為天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)；
[0039] (7b)根據(jù)工程指標要求取關(guān)鍵位置的容許誤差限為2.5%，計算關(guān)鍵位置傳感器 采集溫度的容許誤差限值;根據(jù)采集溫度L
[0040] (7c)因此，確定編號j( j = l，2, . . .Μ)傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域
[0042] 所述步驟(8)中進行關(guān)鍵匹配，按照下述步驟進行：
[0043] (8a)采集溫度數(shù)據(jù)組的關(guān)鍵性匹配區(qū)域組可以表示為：
[0044] B=[bi，b2, ...，bM]
[0045] (8b)根據(jù)相似性匹配區(qū)域組B，依次與步驟(6)相似匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)組匹 配，每次匹配比較均為步驟(6)中匹配成功的一組數(shù)據(jù)，匹配采集溫度數(shù)據(jù)組中的每個關(guān)鍵 位置傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域
（Gm*匹配成功的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)，G M為 總的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù))得到關(guān)鍵匹配率f，f表示在一組數(shù)據(jù)匹配中共有多少個關(guān)鍵位 置傳感器匹配成功。因關(guān)鍵位置處受溫度影響更大，且關(guān)鍵位置傳感器相較傳感器總數(shù)而 言，其個數(shù)少。因此，根據(jù)工程指標要求，需滿足完全匹配，即f = 1 〇〇% ;
[0046] (8c)若滿足fB=100%(B表示此步驟結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù)庫數(shù)組編號），匹配成 功的溫度數(shù)據(jù)組進入步驟(9);否則，進入步驟(12)。
[0047] 所述步驟(9)根據(jù)步驟(8)得到數(shù)據(jù)庫中匹配成功的數(shù)據(jù)組。若出現(xiàn)兩組或兩組以 上同時滿足上述所有匹配條件，則需同過對比在(6b)中計算得到的數(shù)據(jù)組相似匹配率Pb(B 表示步驟(8)結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù)庫數(shù)組編號），選取數(shù)值最大的Pb所對應的溫度數(shù)據(jù)組 為唯一匹配組。
[0048] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點：
[0049] 1.在工程中，天線主面調(diào)整、副面調(diào)整都需要額外的結(jié)構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)，且實時性難以 保證，而指向調(diào)整是指天線的整體轉(zhuǎn)動，可快速實現(xiàn)服役下的天線性能補償，對要求高指向 精度的天線非常關(guān)鍵。本發(fā)明基于反射面指向調(diào)整補償方法，根據(jù)實時采集的溫度數(shù)據(jù)，通 過匹配數(shù)據(jù)的RMS值、相似性區(qū)域、關(guān)鍵性區(qū)域?qū)?shù)據(jù)庫進行匹配調(diào)用，完成反射面指向調(diào) 整補償，保證補償?shù)臏蚀_及效果。
[0050] 2.本發(fā)明匹配原則是通過不同的匹配條件逐層縮小匹配范圍。在工程實際中，天 線位姿變化，光照角度變化，風速風向變化等條件單獨，甚至同時作用時，將導致天線結(jié)構(gòu) 溫度場分布與熱變形都非常的復雜。若使用單一匹配約束條件，只比對采集數(shù)據(jù)的某一數(shù) 據(jù)特點，易造成匹配時的不精細，錯誤的匹配結(jié)果將導致補償效果的下降，甚至錯誤。故多 項匹配條件相互組合約束，逐層縮小匹配范圍，保證所調(diào)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)的相似 性，亦保證了補償?shù)臏蚀_及效果。
【附圖說明】
[0051] 圖1是本發(fā)明基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法的流程圖； [0052]圖2是7.3米反射面天線ANSYS結(jié)構(gòu)模型圖；
[0053] 圖3是反射面天線面板傳感器布局方案圖；
[0054] 圖4是反射面天線背架傳感器布局方案圖；
[0055] 圖5是溫度數(shù)據(jù)RMS匹配成功數(shù)據(jù)組圖；
[0056] 圖6是溫度數(shù)據(jù)相似性匹配成功數(shù)據(jù)組圖；
[0057] 圖7是溫度數(shù)據(jù)關(guān)鍵性匹配說明圖。
【具體實施方式】
[0058] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0059] 參照圖1，本發(fā)明為基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，具體步 驟如下：
[0060] 步驟1，建立熱變形補償數(shù)據(jù)庫
[0061] 反射面天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳感器布局方案都已確定，根據(jù)采集溫度數(shù)據(jù)和天線指 向調(diào)整量的對應關(guān)系，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫包含溫度數(shù)據(jù)，溫度數(shù)據(jù)均方根誤差 RMS值，指向調(diào)整量等數(shù)據(jù)一一對應形成的數(shù)組。
[0062] 步驟2，傳感器采集溫度數(shù)據(jù)
[0063] 傳感器采集一組溫度數(shù)據(jù)，且采集溫度與傳感器編號對應，得到一組溫度數(shù)據(jù)組。 [0064]步驟3,計算采集溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差值RMS
[0065] (3a)傳感器采集溫度值為1\(丨=1，2,3...?小為傳感器個數(shù)；
[0066] (3b)計算采集溫度數(shù)據(jù)的冊3值&&，N為傳感器個數(shù)：
[0068]步驟4,采集溫度數(shù)據(jù)組RMS與數(shù)據(jù)庫存儲溫度數(shù)據(jù)組RMS相匹配
[0069] (4a)已知步驟(3)中計算采集的溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差，以及數(shù)據(jù)庫 中存儲的溫度數(shù)據(jù)組均方根誤差RMS值( / = 1二3.i )，K為數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)組個 數(shù)；
[0070] (4b)根據(jù)公式計算兩組數(shù)據(jù)的相對誤差γ 1:
[0072] (4c)根據(jù)工程指標要求，取相對誤差限為5%。若數(shù)據(jù)庫中存在滿足相對誤差丫： <5%的溫度數(shù)據(jù)組，則初始匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)據(jù)組進入步驟(5)進行下一步匹配判 斷;否則進入步驟(12)。
[0073] 步驟5,計算各傳感器采集溫度的容許誤差限，求取相似性匹配區(qū)域
[0074] (5a)已知傳感器采集的溫度值為Ti(i = 1，2，3. . .N)，N為傳感器個數(shù)；
[0075] (5b)根據(jù)工程指標要求取容許誤差限為5%，計算每個傳感器采集溫度的容許誤 差限值。根據(jù)采集溫度!^，得到誤差限值
[0076] (5c)因此，確定編號i(i = l，2,3...N)傳感器本次采集溫度的相似性匹配區(qū)域
[0078] 步驟6,根據(jù)相似性匹配區(qū)域進行匹配
[0079] (6a)采集溫度數(shù)據(jù)組的相似性匹配區(qū)域組可以表示為：
[0080] A=[ai，a2，a3, · · ·，aN]
[0081] (6b)根據(jù)相似性匹配區(qū)域組A，依次與步驟(4)初始匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)組匹 配，每次匹配比較均為數(shù)據(jù)庫中存儲的一組數(shù)據(jù)，匹配采集自溫度數(shù)據(jù)組中的每個傳感器 的相似性匹配區(qū)域
，（Sm為匹配成功的傳感器個數(shù)，SN為總的傳感器個數(shù))得到 相似匹配率P，P表示在一組數(shù)據(jù)匹配中共有多少個傳感器匹配成功；
[0082] (6c)根據(jù)數(shù)據(jù)相似性原理，若相似匹配率Px(X表示此步驟結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù) 組編號)大于95%時，匹配成功的溫度數(shù)據(jù)組進入步驟(7);否則，進入步驟(12)。
[0083] 步驟7,計算天線關(guān)鍵位置處對應傳感器采集溫度的容許誤差限，得到關(guān)鍵性匹配 區(qū)域
[0084] (7a)根據(jù)天線結(jié)構(gòu)特點，得到天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置。已知關(guān)鍵位置傳感器測量的溫 度值為L(j = 1，2，. . .Μ)，M為天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)；
[0085] (7b)根據(jù)工程指標要求取關(guān)鍵位置的容許誤差限為2.5%，計算關(guān)鍵位置傳感器 采集溫度的容許誤差限值。根據(jù)采集溫度L
[0086] (7c)因此，確定編號j( j = l，2, . . .Μ)傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域
[0088] 步驟8,根據(jù)關(guān)鍵性匹配區(qū)域進行匹配
[0089] (8a)采集溫度數(shù)據(jù)組的關(guān)鍵性匹配區(qū)域組可以表示為：
[0090] B=[bi，b2, ...，bM]
[0091] (8b)根據(jù)相似性匹配區(qū)域組B，依次與步驟(6)匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)組匹配， 每次匹配比較均為步驟(6)中匹配成功的一組數(shù)據(jù)，匹配采集溫度數(shù)據(jù)組中的每個關(guān)鍵位 置傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域
_(6?為匹配成功的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)，Gm為總 的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù))得到關(guān)鍵匹配率f，f表示在一組數(shù)據(jù)匹配中共有多少個關(guān)鍵位置 傳感器匹配成功。因關(guān)鍵位置處受溫度影響更大，且關(guān)鍵位置傳感器相較傳感器總數(shù)而言， 其個數(shù)少。因此，根據(jù)工程指標要求，需滿足完全匹配，即f = 1 〇〇% ;
[0092] (8c)若滿足fB=100%(B表示此步驟結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù)庫數(shù)組編號），匹配成 功的溫度數(shù)據(jù)組進入步驟(9);否則，進入步驟(12)。
[0093] 步驟9,比較匹配成功數(shù)據(jù)組的相似匹配率，找出唯一匹配數(shù)據(jù)組
[0094] 根據(jù)步驟(8)得到數(shù)據(jù)庫中匹配成功的數(shù)據(jù)組。若出現(xiàn)兩組或兩組以上同時滿足 上述所有匹配條件，則需通過對比在（6b)中計算得到的數(shù)據(jù)組相似匹配率Pb(B表示步驟 (8)結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù)庫數(shù)組編號），選取數(shù)值最大的P B所對應的溫度數(shù)據(jù)組為唯一匹 配組。
[0095] 步驟10,調(diào)用數(shù)據(jù)庫中對應的所存反射面天線指向調(diào)整量
[0096] 根據(jù)步驟(9)所選取的唯一溫度匹配數(shù)據(jù)組，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出對應的反射面天線 指向調(diào)整量。
[0097] 步驟11，判斷得到的指向調(diào)整量是否需要下發(fā)天線主控系統(tǒng)用于指向調(diào)整
[0098] 根據(jù)步驟(10)得到的唯一反射面天線指向調(diào)整量，為滿足天線指向性能補償?shù)墓?程需求，若指向調(diào)整量大于5角秒，則向反射面天線主控系統(tǒng)下發(fā)調(diào)整量，對熱變形天線進 行指向補償；否則可忽略其對實際指向的影響，不用對天線進行指向調(diào)整，重啟溫度傳感 器，返回步驟(2)開始新一輪溫度采集。
[0099]步驟12,在數(shù)據(jù)庫中添加新采集的溫度分布
[0100] 根據(jù)新采集溫度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量的對應關(guān)系，將新得到的數(shù)據(jù)組存入數(shù)據(jù) 庫中。
[0101] 本發(fā)明的優(yōu)點可通過以下實施例進一步說明：
[0102] -、已知反射面天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫
[0103] 本實施例以7.3米反射面天線為例，如圖2。其中天線工作頻段為5GHz，天線背架為 鋼結(jié)構(gòu)，材料的彈性模量為2.1 X 107MPa，密度為7.85 X l(T3kg/Cm2;面板為鋁合金，密度為 2.73 X l(T3kg/Cm3，厚度為4mm。反射面天線上的傳感器布局方案如圖3，圖4，共41個傳感器， 主面21個，背架、副面結(jié)構(gòu)20個。
[0104] 根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量的對應關(guān)系，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫 中，傳感器所測溫度與傳感器編號一一對應，共存有35種情況，數(shù)據(jù)如下，從左向右，上到下 依次為1~41號傳感器對應溫度，每個表格為一組存儲數(shù)據(jù)，首列表示數(shù)組編號。
[0105]


[0108]
[0109] 二、對采集溫度數(shù)據(jù)組進行數(shù)據(jù)庫匹配
[0110] 采集一組溫度數(shù)據(jù)如下表所示。從左向右，上到下依次為1~41號傳感器對應采集 的溫度。
[0111]
[0112] 1.溫度數(shù)據(jù)組RMS匹配
[0113] 1.1根據(jù)上述采集溫度，計算溫度數(shù)據(jù)RMS值7，公式如下：
[0115] (i = l，2,3. · ·Ν)，Ν為傳感器個數(shù)，N=41;得到?k% =l:7.55。
[0116] 1.2根據(jù)計算得到的心^，以及數(shù)據(jù)庫中存儲溫度數(shù)據(jù)組的A% ( / = 1，2 3..X ):，κ 為數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)組個數(shù)，Κ = 35。根據(jù)公式分別計算采集溫度數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù) 組的相對誤差γ:，公式如下：
[0118]若數(shù)據(jù)庫中存在滿足相對誤差丫1<5%的溫度數(shù)據(jù)組，則匹配成功。匹配成功溫 度數(shù)據(jù)組如圖5，下表中列出了相應數(shù)據(jù)：
[0120] 2.溫度數(shù)據(jù)組相似性區(qū)域匹配
[0121 ] 2.1已知上述匹配成功溫度數(shù)據(jù)組，采集溫度數(shù)據(jù)組，根據(jù)每個傳感器采集溫度的
，計算編號i(i = l，2,3.. .N)傳感器的相似性匹配區(qū)域，方法如下：
[0125]其余傳感器相似性匹配區(qū)域計算過程如上，下表為傳感器采集溫度相似性匹配區(qū) 域:表中從左至右，上到下依次為1~41號傳感器對應采集溫度的相似性匹配區(qū)域。
[0127] 2.2根據(jù)計算得到的各傳感器采集溫度的相似性匹配區(qū)域，將采集溫度的相似性 匹配區(qū)域組表示為A=[ai，a2，a3, · · ·，aN]，根據(jù)公式計算相似匹配率P，公式如下：
[0129] 上式中，Sm為匹配成功的傳感器個數(shù)，SN為總的傳感器個數(shù)。
[0130] 相似匹配率Ρχ(Χ表示此步驟結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù)組編號）應大于95%。經(jīng)匹配， 匹配成功的溫度數(shù)據(jù)組如圖6，下表中列出了相應數(shù)據(jù)：。
[0132] 3.溫度數(shù)據(jù)組關(guān)鍵性區(qū)域匹配
[0133] 3.1已知關(guān)鍵位置傳感器編號為3、11、20、36，關(guān)鍵位置編號分別記為1、2、3、4。傳 感器測量的溫度值為L(j = l，2, . . .Μ)，Μ為天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)，Μ=4。計算關(guān)鍵 位置傳感器采集溫度的關(guān)鍵性匹配區(qū)域，方法如下：
[0135]關(guān)鍵位置傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域計算結(jié)果如下表：
[0137] 3.2根據(jù)計算得到的各傳感器采集溫度關(guān)鍵性匹配區(qū)域，將采集溫度的關(guān)鍵性匹 配區(qū)域組表示為B = [h，b2，. . .，bM]，根據(jù)公式計算相似匹配率f，公式如下：
[0139] 上式中，Gm*匹配成功的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)，Gm為總的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)。
[0140] 關(guān)鍵匹配率fB應為100% (B表示此步驟結(jié)束后匹配成功的數(shù)據(jù)庫數(shù)組編號），圖7 為關(guān)鍵位置傳感器匹配圖，匹配成功的溫度數(shù)據(jù)組如下表。
[0142] 4.確定唯一匹配數(shù)據(jù)組
[0143] 因只有一組溫度數(shù)據(jù)組滿足上述全部匹配要求，編號3溫度數(shù)據(jù)組為唯一匹配組。
[0144] 三、確定反射面天線指向調(diào)整量
[0145] 根據(jù)上述匹配成功編號為3的溫度數(shù)據(jù)組，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出對應的反射面天線指
，滿足補償標準。故向反射面天線主控系統(tǒng)下發(fā)調(diào) 整量，對熱變形天線進行指向補償。
[0146] 從上述實施例可以看出，應用本發(fā)明提出的方法，基于指向調(diào)整方法，利用天線熱 變形補償數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，對比采集數(shù)據(jù)與存儲數(shù)據(jù)，利用RMS匹配、相似性匹配等匹配方 法，逐層縮小匹配范圍，最終得到匹配數(shù)據(jù)組，從而得到對應的指向補償量。保證所調(diào)用數(shù) 據(jù)庫數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)的相似性，保障了補償效果的準確。
【主權(quán)項】
1. 一種基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特征在于，包括下述 步驟： (1) 根據(jù)采集溫度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量的對應關(guān)系，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫； (2) 根據(jù)反射面天線上的傳感器采集的一組溫度數(shù)據(jù)，將采集溫度數(shù)據(jù)與傳感器編號 對應，得到一組溫度數(shù)據(jù)組； (3) 計算采集溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差RMS值; (4) 若采集的溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差與數(shù)據(jù)庫存儲的溫度數(shù)據(jù)組均方根 誤差RMS值，的相對誤差γ ，則初始匹配成功，初始匹配成功的數(shù)據(jù)組進入步驟 (5);否則，結(jié)束匹配并進入步驟(12); (5) 計算各傳感器采集溫度的容許誤差限，得到相似性匹配區(qū)域； (6) 相似性匹配區(qū)域以傳感器編號，按組依次匹配上述匹配成功的各組數(shù)據(jù)，若相似匹 配率大于95%，則相似匹配成功，相似匹配成功的數(shù)據(jù)組進入步驟(7);否則，結(jié)束匹配并進 入步驟(12); (7) 計算天線關(guān)鍵位置處對應傳感器采集溫度的容許誤差限，得到關(guān)鍵性匹配區(qū)域； (8) 關(guān)鍵性匹配區(qū)域以傳感器編號，按組依次匹配上述匹配成功的各組數(shù)據(jù)，若關(guān)鍵匹 配率為100%，得到指向調(diào)整量進入步驟(9);否則，結(jié)束匹配并進入步驟(12); (9) 比較各匹配成功數(shù)據(jù)組，選擇相似匹配率最大的數(shù)據(jù)組為唯一溫度匹配成功數(shù)據(jù) 組； (10) 根據(jù)唯一溫度匹配成功的數(shù)據(jù)組，調(diào)出數(shù)據(jù)庫中對應的所存反射面天線指向調(diào)整 量； (11) 若數(shù)據(jù)庫中調(diào)出的反射面天線指向調(diào)整量大于5角秒，則向反射面天線主控系統(tǒng) 下發(fā)調(diào)整量，對熱變形天線進行指向補償;否則，重啟溫度傳感器，返回步驟(2)開始新一輪 溫度米集； (12) 在數(shù)據(jù)庫中添加新采集的溫度數(shù)據(jù)，并返回步驟（1)將新得到的數(shù)據(jù)組添加存入 數(shù)據(jù)庫中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特 征在于，所述步驟（1)中，反射面天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)與傳感器布局方案都已確定，根據(jù)采集溫 度數(shù)據(jù)和天線指向調(diào)整量的對應關(guān)系，得到熱變形補償數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)庫包含溫度數(shù)據(jù)，溫度 數(shù)據(jù)均方根誤差RMS值，指向調(diào)整量數(shù)據(jù)一一對應形成的數(shù)組。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特 征在于，所述步驟(3)中根據(jù)傳感器采集的一組溫度數(shù)據(jù)計算得到溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤 差RMS值，通過下述方法實現(xiàn)： (3a)傳感器采集溫度值為Ti，i = 1，2，3. . . Ν，Ν為傳感器個數(shù)； (3b)計算采集溫度數(shù)據(jù)組的均方根誤差RMS值:?%，N為傳感器個數(shù)：4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特 征在于，所述步驟(4)中，根據(jù)步驟(3)中計算得到的溫度數(shù)據(jù)組均方根誤差1^值匕&+，以 及數(shù)據(jù)庫中存儲的溫度數(shù)據(jù)組計算兩組數(shù)據(jù)的相對誤差γ 1:其中，I = 1，2，3... Κ，Κ為數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)組個數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特 征在于，所述步驟(5)，計算各傳感器采集溫度的容許誤差限，得到相似性匹配區(qū)域，按照如 下過程進行： (5a)已知傳感器采集的溫度值為，i = 1，2，3. . . Ν，Ν為傳感器個數(shù);根據(jù)工程指標要求 取容許誤差限為5%，計算每個傳感器采集溫度的容許誤差限值，根據(jù)采集溫度1\，得到誤 差限值±-- 丄' (5b)確定編號i個傳感器本次采集溫度的相似性匹配區(qū)域 ai)其中，i = l，2,3. · ·Ν。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法， 其特征在于，所述步驟(6)中，進行相似匹配，按照下述步驟進行： (6a)采集溫度數(shù)據(jù)組的相似性匹配區(qū)域組可以表示為： A --[ell , cL2 , cL3 , . . . ,3-n] (6b)根據(jù)相似性匹配區(qū)域組A，依次與步驟(4)初始匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)組匹配， 每次匹配比較均為數(shù)據(jù)庫中存儲的一組數(shù)據(jù)，匹配采集自溫度數(shù)據(jù)組中的每個傳感器的相 似性匹配區(qū)域，由公式得到相似匹配率P; 其中，Sm為匹配成功的傳感器個數(shù)，SN為總的傳感器個數(shù)，P表示在一組數(shù)據(jù)匹配中共有 多少個傳感器匹配成功。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特 征在于，所述步驟(7)計算天線關(guān)鍵位置處對應傳感器采集溫度的容許誤差限，得到關(guān)鍵性 匹配區(qū)域，按照如下過程進行： (7a)根據(jù)天線結(jié)構(gòu)特點，得到天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置；已知關(guān)鍵位置傳感器測量的溫度值 為L，j = l，2,. . .M，M為天線結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)； (7b)根據(jù)工程指標要求取關(guān)鍵位置的容許誤差限為2.5%，計算關(guān)鍵位置傳感器采集 〇 〇2^T 溫度的容許誤差限值;根據(jù)采集溫度I，得到誤差限值; (7c)因此，確定編號j傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域 bj為，其中，j = l，2，...M。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其特 征在于，所述步驟(8)進行關(guān)鍵匹配，按照下述步驟進行： (8a)采集溫度數(shù)據(jù)組的關(guān)鍵性匹配區(qū)域組可以表示為： B = [bi，b2，· · ·，bM] (8b)根據(jù)相似性匹配區(qū)域組B，依次與步驟(6)相似匹配成功的數(shù)據(jù)庫溫度數(shù)組匹配， 每次匹配比較均為步驟(6)中匹配成功的一組數(shù)據(jù)，匹配采集自溫度數(shù)據(jù)組中的每個關(guān)鍵 (7 位置傳感器的關(guān)鍵性匹配區(qū)域，由公式/=+得到關(guān)鍵匹配率f; °i/ 其中，6?為匹配成功的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)，Gm為總的關(guān)鍵位置傳感器個數(shù)，f表示在一 組數(shù)據(jù)匹配中共有多少個關(guān)鍵位置傳感器匹配成功。9.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于指向調(diào)整的天線熱變形補償數(shù)據(jù)庫匹配調(diào)用方法，其 特征在于，所述步驟(9)，根據(jù)步驟(8)得到數(shù)據(jù)庫中匹配成功的數(shù)據(jù)組，若出現(xiàn)兩組或兩組 以上同時滿足上述所有匹配條件，則需同過對比在(6b)中計算得到的數(shù)據(jù)組相似匹配率 Pb，選取數(shù)值最大的Pb所對應的溫度數(shù)據(jù)組為唯一匹配組，其中，B表示步驟(8)結(jié)束后匹配 成功的數(shù)據(jù)庫數(shù)組編號。
【文檔編號】G06K9/62GK105868780SQ201610187899
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】王從思, 鄧昌熾, 陳光達, 朱敏波, 王艷, 黃進, 龐毅, 段寶巖, 杜敬利, 段玉虎, 李申, 鄭元鵬
【申請人】西安電子科技大學