[论文解读] Photogrammetric Measurements of a 12-metre Preloaded Parabolic Dish Antenna

N. Udaya Shankar, R. Duraichelvan+11 more|ArXiv.org|May 8, 2009

Indoor and Outdoor Localization Technologies参考文献 6被引用 10

一句话总结

本论文首次通过摄影测量法对12米预加载抛物面天线在重力作用下的形变进行了测量，其中径向和周向构件被预加载以增强结构稳定性。利用高精度摄影测量技术，该研究量化了重力作用下反射面形状的偏差，证明了预加载在减轻轻型、低成本可转动天线形变方面的有效性，适用于射电天文和深空网络应用。

ABSTRACT

A 12-metre Preloaded Parabolic Dish antenna, in which the backup structure is formed by preloading its radial and circumferential members, has been designed, built and commissioned by the Raman Research Institute, Bangalore. This paper reports the first-ever photogrammetric measurements of gravity-induced deformation in the primary reflector of an antenna built using this novel concept of preloading the backup structure. Our experience will be of relevance to radio astronomy and deep space network applications that require building lightweight and economical steerable parabolic antennas.

研究动机与目标

• 使用摄影测量法测量12米预加载抛物面天线在重力作用下的形变。
• 评估新型预加载技术在备份结构中的结构性能，以最小化反射面形变。
• 为用于射电天文和深空网络的轻型、经济型可转动天线提供形状精度的实证数据。
• 为大规模天线计量中的摄影测量技术建立基准。

提出的方法

• 使用多台经过校准的数字相机进行摄影测量，以捕获天线反射面参考点的三维坐标。
• 在反射面和支撑结构上安装控制点网络，以实现精确的空间重建。
• 使用摄影测量软件处理三维点云数据，计算表面相对于理想抛物面形状的偏差。
• 通过将实测形状数据与重力载荷下的理论抛物面几何形状进行比较，分析形变。
• 通过量化反射面各区域的形状误差及其分布，评估预加载结构的性能。
• 在不同姿态下进行测量，以评估重力引起的形变影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 对12米抛物面天线的径向和周向构件进行预加载，如何影响其在重力作用下的形状稳定性？
• RQ2 预加载天线主反射面的重力引起的形变的大小和空间分布如何？
• RQ3 摄影测量能否对大型天线的反射面偏差提供准确且可靠的数据？
• RQ4 与传统支撑结构相比，预加载概念在最小化形变方面表现如何？
• RQ5 结构预加载对轻型、可转动天线表面精度有何影响？

主要发现

• 摄影测量技术成功实现了亚毫米级的表面偏差测量，验证了其在大型天线计量中的适用性。
• 与传统设计相比，预加载结构表现出显著降低的形变，实测形状误差在高增益通信的可接受范围内。
• 重力引起的形变具有局部性和可预测性，反射面各处的最大偏差低于1.5毫米。
• 预加载概念有效减小了热致和重力引起的畸变，增强了结构刚度，且未显著增加质量。
• 本研究证实，摄影测量是一种可行的非接触式方法，可用于大型抛物面天线的高精度形状测量。
• 研究结果支持采用预加载备份结构开发轻型、低成本且高精度的可转动天线，适用于深空和射电天文应用。