CN111585037B - 一种网状天线的索段裁剪及其组网方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种网状天线的索段裁剪及其组网方法，组成网状天线的索网面由横索、左斜索和右斜索组成，索网面的每个节点均由一根横索、一根左斜索和一根右斜索相交得到，任意相邻的两个节点之间为一根索段；该方法包括：根据组成网状天线的索网面的材料参数、拓扑连接关系和节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长；根据每根索段的索力和索长，裁剪得到组成索网面的横索、左斜索和右斜索；按照拓扑连接关系，将每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置固定在一起，得到组成网状天线的索网面。该方案能够提高索段的裁剪效率，减少索段的裁剪误差，避免了网状天线在组网过程中对线材的浪费。

Description

一种网状天线的索段裁剪及其组网方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网状天线的索段裁剪及其组网方法。
背景技术
网状反射面天线(又称网状天线)，一般是利用若干个索网网格构成的反射面去近似替代理想抛物反射面。柔性索网是网状天线的重要组成部分，金属丝网附着于索网上形成工作反射面，因此柔性索网需要具有良好的成形精度来保证工作反射面的形面精度。
网状天线的形面精度的主要误差来源在于编织网状天线的绳索长度的裁剪误差与组网过程中的组网误差。现有的网状天线的组网方法是：精确裁剪出处于不同工作拉力时的索长，且在索段的两端制有环形接头，便于索段装配成网状天线。然而，对于大口径网状天线来说，为保证反射面的精度，需要对抛物面的索网网格进行细致划分，此时将产生数以万计的索段，若仍以现有的组网方法进行组网，不仅效率低下，而且由于单根索段裁剪误差的累计，会导致最终的形面精度难以保证。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种网状天线的索段裁剪及其组网方法，能够提高索段的裁剪效率，减少索段的裁剪误差，避免天线在组网过程中对线材的浪费；同时索网节点固定方式的改进，使得节点尺寸减小，也降低了网状天线在展开过程中发生缠绕的风险。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种网状天线的索段裁剪及其组网方法，组成网状天线的索网面由横索、左斜索和右斜索组成，索网面的每个节点均由一根横索、一根左斜索和一根右斜索相交得到，任意相邻的两个节点之间为一根索段；网状天线的索段裁剪及其组网方法包括：
根据组成网状天线的索网面的材料参数、拓扑连接关系和节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长；
根据每根索段的索力和索长，裁剪得到组成索网面的横索、左斜索和右斜索；
按照拓扑连接关系，将每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置固定在一起，得到组成网状天线的索网面。
可选的，还包括：
将两个索网面通过竖向索连接，形成网状天线的整体支撑索网结构。
可选的，还包括：
若组成索网面的第m根横索包括a根索段；
裁剪得到组成索网面的第m根横索，包括：
获取一线材，线材的长度大于或者等于a根索段的长度之和；
将线材的一端作为a根索段中第一根索段的一端，并固定；
在线材的另一端施加大小为Fa1的拉力，并在线材上确定a根索段中第一根索段的另一端的位置，a根索段中第一根索段的索力为Fa1，a根索段中第一根索段的索长为La1；
记录a根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为a根索段中下一根索段的一端，直至所有a根索段的位置均确定为止。
可选的，若组成索网面的第n根左斜索包括b根索段；
裁剪得到组成索网面的第n根左斜索，包括：
获取一线材，线材的长度大于或者等于b根索段的长度之和；
将线材的一端作为b根索段中第一根索段的一端，并固定；
在线材的另一端施加大小为Fb1的拉力，并在线材上确定b根索段中第一根索段的另一端的位置，b根索段中第一根索段的索力为Fb1，b根索段中第一根索段的索长为Lb1；
记录b根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为b根索段中下一根索段的一端，直至所有b根索段的位置均确定为止。
可选的，若组成索网面的第i根右斜索包括c根索段；
裁剪得到组成索网面的第i根右斜索，包括：
获取一线材，线材的长度大于或者等于c根索段的长度之和；
将线材的一端作为c根索段中第一根索段的一端，并固定；
在线材的另一端施加大小为Fc1的拉力，并在线材上确定c根索段中第一根索段的另一端的位置，c根索段中第一根索段的索力为Fc1，c根索段中第一根索段的索长为Lc1；
记录c根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为c根索段中下一根索段的一端，直至所有c根索段的位置均确定为止。
可选的，每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置均设置有金属卡扣。
可选的，金属卡扣设置在每个节点对应在横索的位置的左右两侧；
金属卡扣设置在每个节点对应在左斜索的位置的左右两侧；
金属卡扣设置在每个节点对应在右斜索的位置的左右两侧。
本发明实施例提供了一种网状天线的索段裁剪及其组网方法，组成网状天线的索网面由横索、左斜索和右斜索组成，索网面的每个节点均由一根横索、一根左斜索和一根右斜索相交得到，任意相邻的两个节点之间为一根索段；该方法包括：根据索网面的材料参数、拓扑连接关系和节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长；根据每根索段的索力和索长，裁剪得到组成索网面的横索、左斜索和右斜索；按照拓扑连接关系，将每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置固定在一起，得到索网面。也就是说，在本发明实施例提供的技术方案中，通过提供一种新型网状天线的索段的裁剪方法和组网方法，能够提高索段的裁剪效率，减少索段的裁剪误差，避免网状天线在组网过程中对线材的浪费。同时，网状天线的节点处按点设计，去除了传统的圆柱形接头，使得节点尺寸变小，因此也降低了网状天线在展开过程中发生缠绕的风险。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种网状天线的索段裁剪及其组网方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种索网面的拓扑连接关系示意图；
图3为本发明实施例一提供的如图2所示的索网面的横索AG逼近理想抛物面的示意图；
图4为本发明实施例一提供的如图2所示的索网面的横索AG的裁剪过程示意图；
图5为本发明实施例一提供的如图2所示的索网面组网完成后的示意图；
图6为本发明实施例一提供的一种索网节点固定方法示意图；
图7为本发明实施例一提供的一种网状天线的整体支撑索网结构的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
同时，除非明确地描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“具有”的变形将被理解为暗示包含该元件，但不排除任意其它元件。
本发明实施例中用“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个组件与另一组件区分开。并且，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该()”也意图包括复数形式。在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不构成对本发明的限制。
另外，本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。
下面，将详细介绍本发明实施例提供的网状天线的索段裁剪及其组网方法。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种网状天线的索段裁剪及其组网方法的流程示意图。示例性的，图2为本发明实施例一提供的一种索网面的拓扑连接关系示意图，如图2所示，本发明将组成网状天线的索网面分为横索(即图2中沿水平方向分布的，线型为点状的线材)、左斜索(即图2中从左上方向右下方斜向分布的，线型为直线的线材)和右斜索(即图2中从右上方向左下方斜向分布的，线型为虚线的线材)，即图2所示的网状天线由横索(AG、BF、CE、LH、KI)、左斜索(AC、LD、KE、JF、IG)和右斜索(AK、BJ、CI、DH、EG)组成，网状天线的每个节点均由一根横索、一根左斜索和一根右斜索相交得到(例如，节点A是由横索AG、左斜索AC和右斜索AK相交得到的)，任意相邻的两个节点之间为一根索段。该方法包括如下步骤：
S101、根据组成网状天线的索网面的材料参数、拓扑连接关系和节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长。
由于组成网状天线的的索网面需要形成特定的形状(如抛物面)，因此需要给定组成网状天线的索网面的材料参数和拓扑连接关系，并利用节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长。
具体的，如图2所示的组成网状天线的索网面的拓扑连接关系，该索网面的横索KI由两根索段KJ和JI组成，横索LH由三根索段LO、OQ和QH组成，横索AG由四根索段AM、MN、NP和PG组成，横索BF由三根索段BR、RS和SF组成，横索CE由两根索段CD和DE组成。同理，该网状天线的左斜索、右斜索各自包括的索段也可以从图2中准确得出，为了简洁此处不再赘述。确定了网状天线的材料参数后，可以利用节点力平衡方程，计算得出图2所示的索网面中每根索段的索力和索长。
S102、根据每根索段的索力和索长，裁剪得到组成索网面的横索、左斜索和右斜索。
在一实施例中，若组成索网面的第m根横索包括a根索段，那么裁剪得到组成索网面的第m根横索的方法可以包括如下四个步骤：
步骤1、获取一线材，线材的长度大于或者等于a根索段的长度之和。
步骤2、将线材的一端作为a根索段中第一根索段的一端，并固定。
步骤3、在线材的另一端施加大小为Fa1的拉力，并在线材上确定a根索段中第一根索段的另一端的位置，a根索段中第一根索段的索力为Fa1，a根索段中第一根索段的索长为La1。
步骤4、记录a根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为a根索段中下一根索段的一端，直至所有a根索段的位置均确定为止。
同理，在一实施例中，若组成索网面的第n根左斜索包括b根索段，那么裁剪得到组成索网面的第n根左斜索的方法可以包括如下四个步骤：
步骤1、获取一线材，线材的长度大于或者等于b根索段的长度之和。
步骤2、将线材的一端作为b根索段中第一根索段的一端，并固定。
步骤3、在线材的另一端施加大小为Fb1的拉力，并在线材上确定b根索段中第一根索段的另一端的位置，b根索段中第一根索段的索力为Fb1，b根索段中第一根索段的索长为Lb1。
步骤4、记录b根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为b根索段中下一根索段的一端，直至所有b根索段的位置均确定为止。
同理，在一实施例中，若组成索网面的第i根右斜索包括c根索段，那么裁剪得到组成索网面的第i根右斜索的方法可以包括如下四个步骤：
步骤1、获取一线材，线材的长度大于或者等于c根索段的长度之和。
步骤2、将线材的一端作为c根索段中第一根索段的一端，并固定。
步骤3、在线材的另一端施加大小为Fc1的拉力，并在线材上确定c根索段中第一根索段的另一端的位置，c根索段中第一根索段的索力为Fc1，c根索段中第一根索段的索长为Lc1。
步骤4、记录c根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为c根索段中下一根索段的一端，直至所有c根索段的位置均确定为止。
以图2所示的组成网状天线的索网面为例，图3为本发明实施例一提供的如图2所示的索网面的横索AG逼近理想抛物面的示意图，图4为本发明实施例一提供的如图2所示的索网面的横索AG的裁剪过程示意图。横索AG由四根索段AM、MN、NP和PG组成，索段AM的长度为LAM，索力为FAM，索段MN的长度为LMN，索力为FMN，索段NP的长度为LNP，索力为FNP，索段PG的长度为LPG，索力为FPG。那么裁剪得到横索AG的方法为：获取一线材，线材的长度大于或者等于(LAM+LMN+LNP+LPG)；将线材的一端作为节点A并将其固定，在线材的另一端施加大小为FAM的拉力，测量长度为LAM的位置点并标记为节点M，则此时索段AM的长度为LAM，对应的索力为FAM。同理，可以继续标记出节点N、节点P和节点G，用于确定索段MN、NP和PG，至此则完成了横索AG的裁剪。
采用上述方法可以完成组成网状天线的索网面的拓扑连接关系的所有横索、左斜索和右斜索的裁剪。
在一实施例中，在上述裁剪索段的过程中，确定出节点的位置后，可以在每个节点的位置处设置金属卡扣(即每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置均设置有金属卡扣)。具体的，金属卡扣设置在每个节点对应位置的左右两侧(即金属卡扣设置在每个节点对应在横索的位置的左右两侧；金属卡扣设置在每个节点对应在左斜索的位置的左右两侧；金属卡扣设置在每个节点对应在右斜索的位置的左右两侧)。参考图4可知，以节点M为例，节点M的左右两侧分别固定两个金属卡扣，用于确定节点M的位置，由于金属卡扣仅用于确定索段的节点位置，其长度相对于索段长度可忽略不计，因此可忽略金属卡扣对裁剪的影响。
S103、按照拓扑连接关系，将每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置固定在一起，得到索网面。
在所有索段裁剪完成后，按照拓扑连接关系，将每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置固定在一起，得到索网面。具体的，图5为本发明实施例一提供的如图2所示的索网面组网完成后的示意图，图6为本发明实施例一提供的一种索网节点固定方法示意图。
S104、在上述实施例的基础上，由于网状天线通常需要形成特定的构型，例如抛物面形状。因此，需要将两个索网面通过竖向索连接，形成网状天线的整体支撑索网结构，从而实现特定的构型。
采用上述步骤S101-S103制作了两个索网面后，将两个索网面(分别称为上索网和下索网)通过竖向索连接，形成网状天线的整体支撑索网结构。图7为本发明实施例一提供的一种网状天线的整体支撑索网结构的组成示意图。
本发明实施例提供了一种网状天线的索段裁剪及其组网方法，组成网状天线的索网面由横索、左斜索和右斜索组成，索网面的每个节点均由一根横索、一根左斜索和一根右斜索相交得到，任意相邻的两个节点之间为一根索段；该方法包括：根据组成网状天线的索网面的材料参数、拓扑连接关系和节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长；根据每根索段的索力和索长，裁剪得到组成网状天线的索网面的横索、左斜索和右斜索；按照拓扑连接关系，将每个节点对应在横索的位置、对应在左斜索的位置和对应在右斜索的位置固定在一起，得到索网面；最后将两个所述索网面通过竖向索连接，形成网状天线的整体支撑索网结构。也就是说，在本发明实施例提供的技术方案中，通过提供一种新型网状天线的索段的裁剪方法和组网方法，能够提高索段的裁剪效率，减少索段的裁剪误差，避免网状天线在组网过程中对线材的浪费。同时，网状天线的节点处按点设计，去除了传统的圆柱形接头，使得节点尺寸变小，因此降低了网状天线在展开过程中发生缠绕的风险。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种网状天线的索段裁剪及其组网方法，其特征在于，组成网状天线的索网面由横索、左斜索和右斜索组成，所述索网面的每个节点均由一根横索、一根左斜索和一根右斜索相交得到，任意相邻的两个节点之间为一根索段；所述网状天线的索段裁剪及其组网方法包括：
根据所述组成网状天线的索网面的材料参数、拓扑连接关系和节点力平衡方程，计算每根索段的索力和索长；
根据每根索段的索力和索长，裁剪得到组成所述索网面的横索、左斜索和右斜索；
按照所述拓扑连接关系，将每个所述节点对应在所述横索的位置、对应在所述左斜索的位置和对应在所述右斜索的位置固定在一起，得到所述组成网状天线的索网面；
若组成所述索网面的第m根横索包括a根索段；
所述裁剪得到组成所述索网面的第m根横索，包括：
获取一线材，所述线材的长度大于或者等于所述a根索段的长度之和；
将所述线材的一端作为所述a根索段中第一根索段的一端，并固定；
在所述线材的另一端施加大小为Fa1的拉力，并在所述线材上确定所述a根索段中第一根索段的另一端的位置，所述a根索段中第一根索段的索力为Fa1，所述a根索段中第一根索段的索长为La1；
记录所述a根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为所述a根索段中下一根索段的一端，直至所有所述a根索段的位置均确定为止；
若组成所述索网面的第n根左斜索包括b根索段；
所述裁剪得到组成所述索网面的第n根左斜索，包括：
获取一线材，所述线材的长度大于或者等于所述b根索段的长度之和；
将所述线材的一端作为所述b根索段中第一根索段的一端，并固定；
在所述线材的另一端施加大小为Fb1的拉力，并在所述线材上确定所述b根索段中第一根索段的另一端的位置，所述b根索段中第一根索段的索力为Fb1，所述b根索段中第一根索段的索长为Lb1；
记录所述b根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为所述b根索段中下一根索段的一端，直至所有所述b根索段的位置均确定为止；
若组成所述索网面的第i根右斜索包括c根索段；
所述裁剪得到组成所述索网面的第i根右斜索，包括：
获取一线材，所述线材的长度大于或者等于所述c根索段的长度之和；
将所述线材的一端作为所述c根索段中第一根索段的一端，并固定；
在所述线材的另一端施加大小为Fc1的拉力，并在所述线材上确定所述c根索段中第一根索段的另一端的位置，所述c根索段中第一根索段的索力为Fc1，所述c根索段中第一根索段的索长为Lc1；
记录所述c根索段中第一根索段的另一端的位置，并将该位置作为所述c根索段中下一根索段的一端，直至所有所述c根索段的位置均确定为止。
2.根据权利要求1所述的网状天线的索段裁剪及其组网方法，其特征在于，还包括：
将两个所述索网面通过竖向索连接，形成网状天线的整体支撑索网结构。
3.根据权利要求1所述的网状天线的索段裁剪及其组网方法，其特征在于，每个所述节点对应在所述横索的位置、对应在所述左斜索的位置和对应在所述右斜索的位置均设置有金属卡扣。
4.根据权利要求3所述的网状天线的索段裁剪及其组网方法，其特征在于，
所述金属卡扣设置在每个所述节点对应在所述横索的位置的左右两侧；
所述金属卡扣设置在每个所述节点对应在所述左斜索的位置的左右两侧；
所述金属卡扣设置在每个所述节点对应在所述右斜索的位置的左右两侧。
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