大中型射电望远镜无人机近远场测量技术研究

As the development of radio astronomy and deep space detection, the traditional far-field measurement techniques, which use celestial radio sources and satellites, could not satisfy the measuring requirement of radiation feature for large and medium radio telescopes, such as TIANLAI array, FAST and SKA etc...This project will investigate TIANLAI array, use micro unmanned aerial vehicle, pose measurement technique and GPS base frequency standard to explore the key technologies of near and far-field measurement for large and medium array. Take smart spot hover technique to replace the precise scanning system; Construct near and far-field integration measurement model; Develop near and far-field measurement system with error estimation and compensation. We hope that the proposed novel technique can measure the radiation feature of low frequency arrays, such as TIANLAI, FAST and SKA etc., and improve the development level of large and medium arrays.

随着射电天文和深空探测的发展，面对天区不可转动的大中型射电望远镜天线和阵列应用越来越多，然而，对于此类大中型射电望远镜，传统的远场测量方法已难以适用。为此，本项目欲利用小型无人旋翼飞机平台开展大中型射电望远镜近远场辐射特性测量的方法与技术研究。基于天线测量理论，引入无人机定点悬停飞行技术，探求无人机实现机械扫描装置功能的方法，运用位姿测量及GPS基频率标准等技术，进行近场测量扫描、无人机定点悬停位姿获取、空地间测点与测量信号对应、发射信号参考基准确定等方法与技术研究，搭建近远场测量系统；探索近远场测量误差与修正补偿方法，研究近远场测量的数据处理；利用天籁阵列天线，开展试验应用研究。项目成果有望应用于不可转动及全可动大中型射电望远镜的辐射特性测量，从而提高我国大中型天线的研制水平。

随着射电天文和深空探测的发展，面对天区不可转动的大中型射电望远镜天线和阵列应用越来越多，然而，对于此类大中型射电望远镜，传统的远场测量方法已难以适用。为此，项目利用小型无人旋翼飞机平台开展大中型射电望远镜近远场辐射特性测量的方法与技术研究 。研究内容主要包括：无人机平台射电望远镜辐射特性测量方法研究、测量系统硬软件设计与开发、测量系统误差分析与修正补偿方法及测量实验研究等。通过项目研究，我们完成了400MHz-1400MHz频段内射电望远镜的基于无人机平台的辐射特性测量方法研究；设计开发了无人机平台射电望远镜辐射特性测量的硬件系统和数据处理软件系统；进行了测量误差源的分析，并提出相应的减免或补偿方法与技术；我们利用开发的测量系统，应用于国家天文台天籁计划射电望远镜进行了辐射特性的测量，取得了工程实际应用的成效。通过项目硬件与数据处理的开发和天籁计划射电望远镜测量实验，我们积累了大量的数据和测试结果。项目成果可应用于不可转动及全可动大中型射电望远镜的辐射特性测量， 从而提高我国大中型望远镜天线的研制与运行水平。