斜轴式太赫兹天线指向误差模型研究

发布时间：2020-05-31 21:13

【摘要】：相对于传统地平式或赤道式望远镜,斜轴式望远镜因其特殊的机架结构更能适应自然条件严酷的极端台址环境。十二五国家重大基础科技设施的南极Dome A 5米口径太赫兹望远镜(DATE5)正是采用了斜轴式机架设计以适应南极冰穹A高寒以及无人值守的台址条件。相对于地平式和赤道式望远镜,斜轴式望远镜在天文领域的应用相对较少,针对其特殊非正交轴系运动特性的研究,尤其是指向误差修正模型的研究还比较缺乏。基于此研究背景,本论文致力于建立一套适合斜轴式天线结构的高精度指向误差修正模型。首先,推导出了斜轴式机架与传统地平式机架之间的坐标转换关系,在此基础上根据地平式天线的经典指向模型类比得到斜轴式天线的解析参数指向模型。接下来,提出一种基于数字摄影测量技术的新型指向误差测量方法,该方法通过数字摄影测量精确获得天线各部件之间的相对运动关系,从而在不依赖天文观测的条件下就对天线指向误差进行标定,并且还可以对指向模型中的各误差项进行分离和单独测量。采用该方法对紫金山天文台1.2m口径斜轴式亚毫米波天线的指向误差特性开展了实验研究。根据实验测量结果,建立了该天线指向误差的解析参数模型,并根据天线自身的运动特点在传统的七项参数模型的基础上引入了一些新的误差项。此外,还对指向模型中的一些主要误差项进行了分离测量,并将独立测量的误差系数与通过模型拟合的误差系数进行了比较,从而验证了指向模型的准确性和合理性。最后,采用传统解析参数模型与BP神经网络模型相结合的方法,对天线的全天指向误差进行了拟合,进一步提高了指向模型的精度和可靠性。本研究的成果为DATE5望远镜的工程建设奠定了指向测量和修正方面的技术基础,并可为未来同类型望远镜的研制提供技术参考。
【图文】：

图 1-1 南极 5 米太赫兹望远镜概念设计图：整体外观（左）和外罩内部结构（右）1）精度要求高，高精度的指向对指向的测量误差提出了更高的要求，同建立指向误差模型时需要考虑更多的误差因素。2）DATE5 采用了特殊的斜轴式机架形式，该机架形式采用了非正交轴系

图 1-2 五点扫描法扫描示意图，传统的指向测量方法都依赖于对天文点源的观测，的精度，需要使用大量指向观测样本。然而在太赫兹文点源十分稀缺，，且往往无法覆盖整个天区，因此传
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O441.4;TN820

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本文编号：2690464