(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211024858.2 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 18号 (72)发明人 林一航　胡银银　成家熙　王国烽　 (74)专利代理 机构 合肥数字代码知识产权代理 有限公司 3425 3 专利代理师 张天会 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/12(2006.01) H01Q 15/16(2006.01) (54)发明名称 “FAST”主动反射 面形状调节方法 (57)摘要 “FAST”主动反射面形状调节方法， 当观测天 体位于基准球面正上方时， 考虑在同一坐标系 下， 球面与抛物面均保持各向同性， 则可将三维 抛物面转化为二维平面中的抛物线模 型， 建立特 殊理想抛物 面模型。 同时还要考虑反射面板的多 种调节因素， 以理想抛物面与基准球面之间平滑 过渡等作为约束条件， 以索长总变化量最小为目 标函数， 建立理想抛物面求解模型。 当待观测天 体位于任意方位时， 通过对特殊理想抛物面模型 进行坐标变换， 建立一般化理想抛物面求解模 型， 从而实现在不同情况下进行反射面调节。 最 后， 建立反射面调节后的馈源舱信号接受比模 型， 并与调节前的信号接受比进行比较， 验证所 提方法的有效性。 本发明在最小调节成本的情况 下， 增强馈源舱信号接受比， 提高系统接收天体 信号能力， 提高系统调节的准确性和安全性， 延 长系统的使用寿 命。 权利要求书4页 说明书12页 附图5页 CN 115292957 A 2022.11.04 CN 115292957 A 1.“FAST”主动反射 面形状调节方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 构建特殊理想抛物面模型， 利用球面的各向同性将三维抛物面模型转化为二维平 面模型； S2： 构建一般化理想抛物面模型， 利用该模型对反射面板进行调节， 由理想抛物面口径 大小确定照明区域内主索节点编号、 主索节点对应的坐标和各促动器的伸缩量； S3： 构建馈源舱信号接收比模型对接收到反射信号的馈源舱有效区域面积进行计算， 从而得出调节后馈源舱接收比， 并与基准反射球面接收比作比较； S4： 获取优化所需的相关参数， 设置相应的目标函数， 对 模型进行求 解。 2.如权利要求1所述的 “FAST”主动反射面形状调节方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 特殊理想抛物面的建模具体包括： S1‑1： 当待观测天体位于正中心方位时， 由于在同一坐标系下， 球面与抛物面具有各向 同向性， 所以可以先将抛物面模型转 化为x‑z平面的二维平面模型： x2＝2pz+c           (1) 其中， p为抛物线的焦准距； c为抛物线顶点在z轴上的位置； S1‑2： 根据二维平面模型， 将其绕z轴旋转得到x ‑y‑z三维理想抛物面方程： x2+y2‑2pmz‑c(pm)＝0            (2) 其中， pm为理想抛物线焦准距； S1‑3： 在直角坐标系中， 分别将基准圆弧最低点记为A1(x1， z1)， 理想抛物线两端点记为 A2(x2， z2)、 A3(x3， z3)。 若工作抛物面边缘区域形状发生突变， 将导致索网应力急剧增加， 从 而减少望远镜工作寿命。 因此工作抛物面与基准球面之间应平滑过渡， 即理想抛物线两端 点坐标应同时满足基准圆弧方程， 则基准圆弧与理想抛物线所围成的面积可表示 为： 其中， pi表示第i条 抛物线对应的焦准距； R为基准球面半径。 理想抛物面口径为3 00m， 即理想抛物线两端点水平 距离为300m， 有： x3‑x2＝300           (4) 理想抛物面与基准球面平滑过渡， 即理想抛物线两端点坐标同时还满足基准圆弧坐 标， 有： 。 3.如权利要求2所述的 “FAST”主动反射面形状调节方法， 其特征在于， 在所述步骤S2 中， 构建一般化理想抛物面模型， 具体包括： S2‑1： 当待观测天体位于任意方位时， 天体的入射线与基准球面的交点随之发生改变， 即理想抛物面的顶点坐标发生变化， 理想抛物面具有的几何特征以及工作抛物面能够尽可 能贴近理想抛物面的约束条件不发生改变。 由于球面具有各向同性的特征， 以球心为原点 对原空间直角坐标系进行旋转变换： 空间直角坐标系旋转变化过程分为 三个步骤： (1)绕oz轴旋转 εz角度， 将ox、 oy旋转至ox ′、 oy′；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115292957 A 2(2)绕oy′轴旋转 εy角度， 将ox ′、 oz旋转至ox ″、 oz′； (3)绕ox″轴旋转 εx角度， 将oy ′、 oz′旋转至oy ″、 oz″； 其中， εx、 εy、 εz是空间直角坐标系变换的三个旋转角， 则其分别对应的旋转矩阵为： R0＝R1( εx)R1( εy)R1( εz)                (9) 则有变换后坐标矩阵： [x″  y″  z″]＝[x y z]R0          (11) 其中， (x， y， z)表示变 换前空间直角坐标； (x ″， y″， z″)表示变换后空间直角坐标； R1(·) 表示对应的变换矩阵； S2‑2： 确定由理想抛物面边缘围成的圆面， 即可确定位于照明区域内的主索节点—— 位于圆面下方， 在照明区域内； 位于圆面上方， 不在照明区域内。 将理想抛物面边缘所围成 的圆面记为W， 圆面中点记为O， 基准球面球心记为C， 馈源舱接收平面的中心记为P， 则设直 线CP为该圆面的法线， 由平面法向量及平面上一 点即可确定平面方程： a(x‑xO)+b(y‑yO)+c(z‑zO)＝0    (12) 其中， (a， b， c)为圆面 W法向量； (xO， yO， zO)为圆面中点 坐标； 该圆面法向量恰好经 过空间直角坐标系原点， 则(a， b， c)即为P点 坐标， 有： 其中， F为焦面与基准球面两球面的半径差； β 为仰角； α 为方位角； 圆面W中点即为该法向量与圆面交点， 由几何关系可知： 则： 将主索节点 坐标代入圆面方程， 若： a(xi‑xO)+b(yi‑yO)+c(zi‑zO)≤0         (16) 则该主索节点 位于照明区域内， 其中(xi， yi， zi)为第i个主索节点的坐标。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115292957 A 3