基于神经网络的赋形反射面天线最佳吻合参数估计方法技术

本发明专利技术提出了一种赋形反射面天线最佳吻合参数的估计方法，属于天线技术领域，实现步骤为，构建赋形反射面天线模型、重力变形模型以及吻合面模型，计算赋形反射面天线重力变形模型上的每个节点到吻合面模型的最短距离，生成训练样本集和测试样本集，构建BP神经网络模型，对BP神经网络模型进行迭代训练，获取赋形反射面天线最佳吻合参数的估计结果。本发明专利技术避免了线性近似带来的误差，同时采用距离逼近的方法求解重力变形模型上节点到吻合面模型的最短距离，避免了单位法向量近似相等带来的误差，提高了天线性能，具有较高的实际应用价值。具有较高的实际应用价值。具有较高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于神经网络的赋形反射面天线最佳吻合参数估计方法


[0001]本专利技术属于天线
，涉及一种赋形反射面天线最佳吻合参数的估计方法，具体涉及一种基于BP神经网络的赋形反射面天线最佳吻合参数估计方法。

技术介绍

[0002]标准反射面天线主面都采用抛物面的形面结构，设计简单、性能好，在雷达、通讯、射电天文等领域得到广泛应用。但是标准反射面天线的边缘效应，使得天线的效率很大程度的降低。所以，大型射电望远镜多采用赋形反射面天线的形式以提高天线的效率。
[0003]在实际生产制造的过程中，会产生表面误差；同时，由于重力、雨雪及热变形等因素导致反射面表面变形，天线的电性能将大大降低。因此，主面精度是反射面天线的重要指标之一，它直接影响天线的增益、副瓣电平以及效率等电性能。伴随着反射面天线口径的增大，天线的表面变形越来越严重，提升主面精度更加重要。为了提高天线的主面精度，叶尚辉在《天线结构设计》中提出了最佳吻合抛物面的理论。针对不同的形变，吻合出一个与变形后的反射面的偏差最小的反射面，称为最佳吻合面。最佳吻合面是理论设计抛物面面通过平移、旋转变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BP神经网络的赋形反射面天线最佳吻合参数估计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建赋形反射面天线模型、重力变形模型以及吻合面模型：(1a)在坐标系OXYZ下构建焦距为f0且包含N个节点A＝{A1,A2,
…
,A
n
,
…
A
N
}的赋形反射面天线模型H，该赋形反射面天线模型H的顶点位于坐标原点，焦轴与OZ轴重合，其中，N≥2000，A
n
表示坐标为(x
An
,y
An
,z
An
)的第n个节点，x
An
、y
An
、z
An
分别表示A
n
的x方向、y方向、z方向坐标；(1b)通过对赋形反射面天线模型H施加重力，得到每个节点A
n
产生变形位移Δ
n
后的赋形反射面天线模型H'，并确定每个节点A
n
在赋形反射面天线重力变形模型H'中对应节点B
n
的坐标(x
Bn
,y
Bn
,z
Bn
)，其中，x
Bn
、y
Bn
、z
Bn
分别表示节点B
n
的x方向、y方向、z方向坐标，x
Bn
＝x
An
‑
Δx
n
，y
Bn
＝y
An
‑
Δy
n
，z
Bn
＝z
An
‑
Δz
n
，Δx
n
、Δy
n
、Δz
n
分别表示该节点A
n
在x方向、y方向、z方向的变形位移；(1c)将坐标系OXYZ下的赋形反射面天线模型H依次沿x轴、y轴、z轴平移U
x
、U
y
、U
z
段距离，再将H依次绕x轴、y轴旋转θ
x
度、θ
y
度，然后在平移旋转变换后的坐标系O1X1Y1Z1下对赋形反射面天线模型H进行保形变换，即将赋形反射面天线模型H的焦距由f0变换为f1，得到H的吻合面模型H”；(2)计算赋形反射面天线重力变形模型上的每个节点到吻合面模型的最短距离δ
n
：(2a)确定赋形反射面天线模型H中的每个节点A
n
在吻合面模型H”中对应节点C
n
的坐标(x
Cn
,y
Cn
,z
Cn
)，并拟合出(x
Cn
,y
Cn
,z
Cn
)中z
Cn
与x
Cn
和y
Cn
的映射关系z
Cn
＝f(x
Cn
,y
Cn
)，同时计算赋形反射面天线重力变形模型H'中节点B
n
在坐标系O1X1Y1Z1下的坐标(x'
Bn
,y'
Bn
,z'
Bn
)，其中，x
Cn
、y
Cn
、z
Cn
分别表示节点C
n
在坐标系O1X1Y1Z1下的x方向、y方向、z方向坐标，x
Cn
＝x
An
，y
Cn
＝y
An
，z
Cn
＝z
An
(1
‑
k)，k表示H”与H的焦距之差和H的焦距的比值，k＝(f1‑
f0)/f0，x'
Bn
、y'
Bn
、z'
Bn
分别表示B
n
在坐标系O1X1Y1Z1下的x方向、y方向、z方向坐标；(2b)初始化迭代次数为i，距离阈值为σ，当前赋形反射面天线重力变形模型H'中节点为并令i＝0，(2c)在坐标系O1X1Y1Z1下作一条垂直于平面O1X1Y1且通过节点第一直线l1，并通过直线l1与吻合面模型H”的交点作一个吻合面模型H”的切平面再作一条垂直于且通过节点第二直线l2，然后计算节点与直线l2和的交点之间的距离(2d)判断是否成立，若是，则节点B
n
与交点之间的距离δ
n
即为赋形反射面天线重力变形模型H'中节点B
n
到吻合面的最短距离，否则，令i＝i+1，并执行步骤(2c)；(3)生成训练样本集和测试样本集：(3a)初始化赋形反射面天线模型H在坐标系OXYZ下平移旋转变换M次，并将H每次沿x轴、y轴、z轴平移的距离U
xm
、U
ym
、U
zm
，绕x轴、y轴旋转的角度θ
xm
、θ
ym
，以及H”与H的焦距之差和H的焦距的比值k
m
组合成吻合参数R
m
＝(U
xm
,U
ym
,U
zm
,θ
xm
,θ
ym
,k
m
)，得到包括M组吻合参数的集合R＝{R1,R2,
…
,R
m
,
…
,R
M
}，其中，M≥200；
(3b)计算每组吻合参数R
m
对应的吻合面模型H”和赋形反射面天线重力变形模型H'的法向误差均方根RMS
m
，得到法向误差均方根集合RMS＝{RMS1,RMS2,
…
,RMS
m
,
…
,RMS
M
}，并将吻合参数的集合R中的M1组吻合参数R
tr
及其对应的法向误差均方根集合RMS中M1个法向误差均方根RMS
tr
组成训练样本集S
tr
＝{R
tr
,RMS
tr
}，同时将R中剩余的M2组吻合参数及其对应的法向误差均方根集合RMS中M2个法向误差均方根组成测试样本集S
te
＝{R
te
,RMS
te
}，其中，}，其中，}，其中，分别表...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁子彬，李园光，张立，焦永昌，马铭旭，侯鼎，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：