大口径天线俯仰轴形变快速高精度测量与重构方法研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 于琳琳
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| 答辩日期 | 2021-06-01 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 王娜 ; 许谦 |
| 关键词 | 虚拟相机 大射电望远镜 天线俯仰轴 小变形量 |
| 学位名称 | 理学硕士 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Research on Rapid and High-precisionMeasurement and Reconstruction Method of Large Aperture Antenna Pitch Axis Deformation |
| 英文摘要 | 大口径、高观测频段的射电望远镜，对于天线指向精度有着严苛的要求。影响天线指向精度的因素有天线结构、控制和环境等因素，对天线结构要求不仅在制造、安装，还有后期测量。研究长期运行过程中的磨损扭转造成的俯仰轴小尺度形变，为大口径射电望远镜天线指向精度修正、俯仰轴系统主动维护、以及制定和动态调整合理的望远镜观测计划提供重要支撑。天文领域内，当前天线关键结构测量研究工作主要在副面、副面六杆并联机构、轨道和座架等中、大尺度结构上，而俯仰轴小尺度结构研究很少，这是射电天文学发展中对大口径天线高性能要求上不可忽略的问题。视觉测量领域内，三维视觉定位技术具有非接触、高精度、快速性等特点，按设备可分为单目、双目和RGB-D相机，按靶标和信息类型可分为合作目标和非合作目标，或者人工靶标和图像特征。基于以上两方面的具体研究，本文设计了单相机形变测量方案，推导了测量方案的数学模型，提出了基于虚拟相机的俯仰轴形变测量方法。首先，确定俯仰轴形变测量方案设计和数学模型推导。具体来说，研究俯仰轴结构特点结合实际形变测量需求，设计了单相机形变测量方案，提出“虚拟相机”概念，对平移变换和旋转变换做了等价的数学解释，并给出了目标变换与虚拟相机变换的数学关系式。其次，介绍了本文采用的相机模型和标定方法。在线性模型基础上考虑了镜头畸变，采用了兼具方便性和高精度的张正友标定，得到相机内参和径向畸变系数。然后，提出了与相结合的虚拟相机空间变换的俯仰轴形变测量算法，主要步骤包括点特征提取和匹配、第一帧对应空间变换、其余帧对应的空间变换和非线性优化等。最后，通过光学测试平台实验和后期图像算法，验证了该方法在平移分量综合精度可达0.2825mm，旋转分量精度最低可达0.2918°，能够实现俯仰轴1mm尺度变形的快速测量。本文所提出的测量方案和算法在内的整套系统具有降低高精度靶标制作要求、结构简单、快速、精度高、便于维护等优点。 关键词：虚拟相机，大射电望远镜，天线俯仰轴，小变形量 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 49 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/4731]  |
| 专题 | 研究生 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 于琳琳. 大口径天线俯仰轴形变快速高精度测量与重构方法研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
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