CN111649728B - 一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统和方法，该系统包括：接收模块，用于接收测量信息和规划信息；解析模块，用于根据所述测量信息确定测量区域；规划模块，用于根据所述规划信息对所述测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及所述多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序；以及测量模块，用于根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。通过本发明提供的技术方案，不仅能够保证测量数据的准确性，而且大大提高了测量区域的测量效率。

Description

一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统和方法

技术领域

本发明涉及球面射电望远镜反射面节点规划测量技术，特别地，涉及一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统和方法。

背景技术

FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope，500米口径球面射电望远镜)主动反射面的索网结构巨大，受力情况复杂，在驱动电机拉动索网节点时其不严格沿径向运动，会有切向横移，这使得仅通过驱动电机调整量判断节点位置并不准确，而且承受巨大拉力的下拉索的弹性变形也难以准确估计。

FAST望远镜主体由四大工艺系统构成，分别是主动反射面系统、馈源支撑系统、接收机与终端系统、测量与控制系统。主动反射面如同一口直径500米的大锅，可以汇聚天体辐射的电波信号，由接收机设备接收并记录信号。图1是本发明现有技术提供的FAST主动反射面索网结构示意图，如图1所示，主动反射面系统由四周支撑的圈梁101、主体结构的主索102、连接地面调节面型的下拉索103以及索网上铺设的面板(图1中未示出)构成。交叉连接的钢索段形成整体索网，索网网格为尺度11米的三角形，2225个交叉连接处为索网节点，每一个节点连接6根索网主索，节点下端安装下拉索和驱动机构，驱动机构由驱动电机和可伸缩的促动器组成。在驱动机构的拉动下，下拉索使整体索网在预应力作用下形成初始球面；观测时，控制下拉索的长度和张力，使反射面在有效照明口径内形成瞬时抛物面，通过结构设计来保证整体张拉和观测过程中柔索不松不断。

FAST反射面由数千块单元面板组成，以钢索网为支撑，通过控制钢索网节点实现索网变形。望远镜观测时，根据天文规划与节点测量反馈信息等来计算节点调整量并下发给促动器进行本地控制，通过促动器调整节点位置，以实现反射面的主动变形，形成口径约300米的瞬时抛物面。

FAST在实际测量中，在索网节点处安装靶标，通过全站仪对靶标进行测量以保证反射面的面型精度，由于所测量的靶标(反射面的索网节点处)存在测量点数量多、分布广及测量环境复杂等特点，因此对靶标实施准确、合理、快速的测量成为关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统和方法，用以解决对靶标的测量进行合理规划的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统，该系统包括：接收模块，用于接收测量信息和规划信息；解析模块，用于根据所述测量信息确定测量区域；规划模块，用于根据所述规划信息对所述测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及所述多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序；以及测量模块，用于根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。

优选地，该系统还包括：多台全站仪，安装在测量基墩上；所述测量模块根据所述测量分区分配相应的全站仪，针对每一个测量分区，利用所对应的全站仪并根据靶标测量顺序分别对每一个测量分区进行测量，从而实现所述测量区域对应的靶标的测量。

优选地，该系统还包括：规划信息生成模块，用于生成所述规划信息，所述规划信息包括所述测量区域的区域划分方式和测量规划方式；区域划分方式预处理模块，用于将所述区域划分方式设定为将所述测量区域划分为若干子区域且每一个子区域对应的靶标数量相当，并将所述若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，所述若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应且每一个单元对应的靶标数量相当；以及测量规划方式预处理模块，用于针对所述若干子区域中的任意一个单元，计算对应的全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以确定每一个单元对应靶标的测量规划方式；其中，所述规划模块根据每一个单元对应靶标的测量规划方式规划出每一个单元对应靶标的靶标测量顺序，测量模块根据每一个单元对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个单元对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。

优选地，所述区域划分方式预处理模块还用于：在所述测量区域为所述反射面的情况下，将所述区域划分方式设定为以不同的经过反射面中心的线将所述反射面进行五等分得到五个子区域，并以上下分和左右分的两种方式分别将所述五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元，针对所述五个子区域中的任意一个区域的两个单元，计算每一个单元对应的全站仪对相应的靶标进行测量时的区域划分用水平转角和区域划分用垂直转角，以确定两个单元的划分方式为上下分还是左右分；或在所述测量区域为抛物面的情况下，将所述区域划分方式设定为用所述反射面与所述抛物面的共同轴线将所述测量区域划分为两个子区域，并以不同的经过反射面中心的线将所述两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，在所述反射面中心与所述抛物面中心重合的情况下，所述共同轴线为任意穿过所述反射面中心的线，其中所述抛物面为所述反射面的一部分。

优选地，该系统还包括：采样模块，用于对所述测量区域所对应的靶标按照预先设定的规则进行采样，得到采样点；其中，所述规划模块用于确定所述多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序，所述测量模块用于根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对所述测量区域对应的采样点进行测量。

优选地，该系统还包括：故障检测模块，用于在所述测量模块进行测量之前对所述测量区域对应的全站仪进行检测，并指示出现故障的全站仪及出现故障的全站仪的数量；以及靶标测量标识模块，用于标识所述测量区域对应的靶标的测量是成功还是失败，并指示测量失败的靶标数量；其中，所述测量模块还用于在测量失败的靶标数量超过预定靶标数量的情况下进行以下操作：在出现故障的全站仪的数量未超过预定全站仪数量的情况下，采用未出现故障的全站仪对测量失败的靶标重新进行测量；以及在出现故障的全站仪的数量超过预定全站仪数量的情况下停止测量。

相应地，本发明还提供了一种球面射电望远镜反射面节点规划测量方法，该方法包括：接收测量信息和规划信息；根据所述测量信息确定测量区域；根据所述规划信息对所述测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及所述多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序；以及根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。

优选地，该方法还包括：生成所述规划信息，所述规划信息包括所述测量区域的区域划分方式和测量规划方式；将所述区域划分方式设定为将所述测量区域划分为若干子区域且每一个子区域对应的靶标数量相当，并将所述若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，所述若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应且每一个单元对应的靶标数量相当；针对所述若干子区域中的任意一个单元，计算对应的全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以确定每一个单元对应靶标的测量规划方式；以及根据每一个单元对应靶标的测量规划方式规划出每一个单元对应靶标的靶标测量顺序，再根据每一个单元对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个单元对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。

优选地，该方法还包括：在所述测量区域为所述反射面的情况下，将所述区域划分方式设定为以不同的经过反射面中心的线将所述反射面进行五等分得到五个子区域，并以上下分和左右分的两种方式分别将所述五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元，针对所述五个子区域中的任意一个区域的两个单元，计算每一个单元对应的全站仪对相应的靶标进行测量时的区域划分用水平转角和区域划分用垂直转角，以确定两个单元的划分方式为上下分还是左右分；或在所述测量区域为抛物面的情况下，将所述区域划分方式设定为用所述反射面与所述抛物面的共同轴线将所述测量区域划分为两个子区域，并以不同的经过反射面中心的线将所述两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，在所述反射面中心与所述抛物面中心重合的情况下，所述共同轴线为任意穿过所述反射面中心的线，其中所述抛物面为所述反射面的一部分。

优选地，该方法还包括：对所述测量区域所对应的靶标按照预先设定的规则进行采样，得到采样点；确定所述多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序；以及根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对所述测量区域对应的采样点进行测量。

本发明通过对测量区域进行区域划分和测量规划来确定测量分区和靶标测量顺序，并以所确定的测量分区和靶标测量顺序完成测量区域对应靶标的测量，通过本发明提供的技术方案，不仅能够保证测量数据的准确性，而且大大提高了测量区域的测量效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明现有技术提供的FAST索网结构示意图；

图2是本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统的框图；

图3是本发明提供的另一球面射电望远镜反射面节点规划测量系统的框图；

图4是本发明提供的测量区域为反射面情况下将测量区域划分为五个子区域的图示；

图5是本发明提供的测量区域为反射面情况下将子区域划分为两个上下分的单元的图示；

图6是本发明提供的测量区域为反射面情况下将子区域划分为两个左右分的单元的图示；

图7是本发明提供的测量区域为反射面情况下针对任意一个子区域，全站仪的水平转角和垂直转角分布图示；

图8是本发明提供的测量区域为抛物面情况下，抛物面在反射面中的第一位置的图示；

图9是本发明提供的测量区域为抛物面情况下，抛物面在反射面中的第二位置的图示；

图10是本发明提供的测量区域为抛物面情况下，抛物面在反射面中的第三位置的图示；

图11是本发明提供的图8所示的抛物面与反射面的位置关系情况下，将子区域划分为五个单元的图示；

图12是本发明提供的图9和图10所示的抛物面与反射面的位置关系情况下，将子区域划分为五个单元的图示；

图13是本发明提供的针对图6所示实施例的左单元601的第一种测量规划方式的图示；

图14是本发明提供的针对图6所示实施例的右单元602的第一种测量规划方式的图示；

图15是本发明提供的针对图6所示实施例的左单元601的第二种测量规划方式的图示；

图16是本发明提供的针对图6所示实施例的右单元602的第二种测量规划方式的图示；

图17是本发明提供的针对图11所示实施例的测量规划方式的图示；

图18是本发明提供的针对图12所示实施例的测量规划方式的图示；

图19是本发明提供的示例性采样规则的图示；以及

图20是本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

图2是本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统的框图，如图2所示，该系统包括接收模块201、解析模块202、规划模块203和测量模块204。

接收模块201用于接收测量信息和规划信息。测量信息包括测量模式、天文信息等与测量有关的信息，也就是测量模式及与测量模式有关的信息，测量模式包括标定测量和观测测量等，在测量模式为观测测量的情况下，测量信息还包括例如天文信息等信息。规划信息包括对测量方式进行规划有关的信息，例如对测量的区域划分和对所要测量的靶标进行测量顺序上的规划等。应当理解，本发明中的区域划分实际上是对靶标的划分。

解析模块202用于根据测量信息确定测量区域。在接收模块201接收到测量信息之后，根据测量信息中所包括的测量模式、天文信息等来确定测量区域，测量区域可能为反射面，也可能为反射面的一部分，即抛物面。

在测量模式为标定测量的情况下，可以根据标定测量的测量模式确定测量区域为整个反射面。在测量模式为观测测量的情况下，可以根据观测测量的测量模式及进一步的天文信息来确定测量区域，解析模块202对天文信息进行解析，天文信息中一般使用的是天文方位角，即赤经和赤纬，解析模块202结合天文方位角以及FAST所处位置、北京时间进行解算，得到抛物面的顶点位置，抛物面的顶点和球心的连线即为抛物面的轴线，从而得到抛物面的轴的指向，这样也就可以确定测量区域的抛物面，本领域技术人员应当理解，这里的抛物面为反射面的一部分，口径例如为300米。其中，结合天文方位角以及FAST所处位置、北京时间进行解算得到抛物面的顶点位置为本领域的公知技术，于此不予赘述。

规划模块203用于根据规划信息对测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序。这里的测量区域可以为反射面或抛物面，在反射面或抛物面被划分为多个测量分区之后，会对每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序进行规划。

本发明中提供的技术方案是对每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序按照同样的规则进行规划的，但本发明不限于此，对每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序按照不同的规则进行规划的技术方案也属于本发明的保护范围。此外，本领域技术人员应当理解，一般会设置存储模块来存储每一个靶标的编号及每一个靶标的位置信息，以便于对靶标测量顺序进行规划指示，例如，靶标测量顺序可以用靶标的编号进行指示。

测量模块204，用于根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。在规划模块203确定了每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序之后，测量模块204按照这个靶标测量顺序对每一个靶标的位置进行测量。

本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统还包括多台全站仪(图中未示出)，多台全站仪安装在测量基墩上，测量模块204根据测量分区分配相应的全站仪，针对每一个测量分区，利用所对应的全站仪并根据靶标测量顺序分别对每一个测量分区进行测量，从而实现测量区域对应的靶标的测量。

全站仪是固定安装在测量基墩上的，相对于反射面来说是静态的，用于测量靶标的位置，一般来说会设置多台全站仪，一个测量分区至少对应一台全站仪。一般情况下，全站仪相对于反射面的位置是对称设置的。本发明的实施例中，全站仪可以采用例如瑞士徕卡公司的TS30高精度全站仪，这种全站仪的角度测量标称精度为0.5"，精密测距精度为0.6mm+1ppm，最远测程为3500m，精密测距测量时间为7s。

图3是本发明提供的另一球面射电望远镜反射面节点规划测量系统的框图，如图3所示，该系统不仅包括图2所示的接收模块201、解析模块202、规划模块203、测量模块204，还包括规划信息生成模块205、区域划分方式预处理模块206和测量规划方式预处理模块207。

规划信息生成模块205用于生成规划信息，该规划信息包括测量区域的区域划分方式和测量规划方式。通过本发明的阐述可以得到，测量区域一般为反射面或抛物面，本领域技术人员应当理解，反射面和抛物面的区域划分方式和测量规划方式可以相同，也可以不同，本发明虽然给出了一些区域划分方式和测量规划方式的具体实施例，但本发明不限于此，只要是能够实现针对测量区域进行区域划分和测量规划的技术方案均属于本发明的保护范围。

区域划分方式预处理模块206用于将区域划分方式设定为将测量区域划分为若干子区域且每一个子区域对应的靶标数量相当，并将若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应且每一个单元对应的靶标数量相当。

“若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应”是由于本发明包括了多台全站仪，所以为了能够高效地完成测量，可以分别为不同的单元分配不同的全站仪以便于后续进行测量，例如，测量区域被划分为2个子区域，每一个子区域再次划分为5个单元，那么2个子区域共包含10个单元，即5个子区域所包含的所有单元的总数为10，在全站仪数量为10的情况下，可以为这10个单元的每一个单元相应地分配一台全站仪。本领域技术人员应当理解，全站仪是安装在测量基墩上的，位置是固定的，所以在为不同的单元分配全站仪的时候应当参考全站仪的位置进行分配的，这样可以提高后续测量的效率。

进一步地，在本发明提供的实施例中，区域划分是分为两个步骤的，第一个步骤是将测量区域划分为若干子区域，第二个步骤是将若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，因此对于全站仪的分配也就对应地存在两个步骤，应当理解，两个步骤中对全站仪的分配均应当根据全站仪的位置进行分配。

“每一个子区域对应的靶标数量相当”是指各个子区域相互之间的靶标数量差值的最大值不超过第一预定数值，第一预定数值可以根据实际情况自行设定，例如可以设定为5、10等，例如，测量区域被划分为5个子区域，每一个子区域所对应的靶标数量均为445，那么各个子区域相互之间的靶标数量差值的最大值为0，在预定数值设定为5的情况下，满足“每一个子区域对应的靶标数量相当”的条件。

“每一个单元对应的靶标数量相当”是指各个单元相互之间的靶标数量差值的最大值不超过第二预定数值，这个第二预定数值可以根据实际情况自行设定，例如可以设定为2、5等，例如，测量区域被划分为5个子区域，每一个子区域再次划分为2个单元，那么5个子区域共存在10个单元，这10个单元中有5个单元所对应的靶标数量为222，有5个单元所对应的靶标数量为223，那么各个单元相互之间的靶标数量差值的最大值为1，在预定数值设定为2的情况下，满足“每一个单元对应的靶标数量相当”的条件。

测量规划方式预处理模块207用于针对若干子区域中的任意一个单元，计算对应的全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以确定每一个单元对应靶标的测量规划方式。容易理解，全站仪转动角度越少，测量效率就越高，也就是说，全站仪总的转动角度越少，所需要的测量时间就越短，所以，在全站仪为固定的情况下确定靶标的测量规划方式，需要考虑全站仪在以不同的测量规划方式对靶标进行测量时全站仪的转动角度。本实施例中，针对任意一个单元，计算全站仪在对相应的靶标进行测量时的转动角度，即测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以选择全站仪总的转动角度较小的测量规划方式。本实施例是针对若干子区域中的任意一个单元来计算对应全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，从而确定每一个单元对应靶标的测量规划方式，也就是说，每一个单元采用相同的测量规划方式来确定靶标测量顺序。

规划模块203根据每一个单元对应靶标的测量规划方式规划出每一个单元对应靶标的靶标测量顺序，测量模块204根据每一个单元对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个单元对应的靶标进行测量，从而实现测量区域对应靶标的测量。

在测量规划方式预处理模块207得到每一个单元应对靶标的测量规划方式的情况下，规划模块203通过规划信息生成模块205的规划信息获取到测量规划方式并根据测量规划方式确定靶标测量顺序，测量模块204根据靶标测量顺序对靶标进行测量，需要说明的是，每一个单元根据相同的测量规划方式分别确定各自的靶标测量顺序，测量模块204根据每一个单元各自的靶标测量顺序分别对各自的靶标进行测量，从而实现整个测量区域的靶标测量。本领域技术人员应当理解，测量规划方式预处理模块207可以根据预先存储的靶标编号进行规划。

区域划分方式预处理模块206还用于：在测量区域为反射面的情况下，将区域划分方式设定为以不同的经过反射面中心的线将反射面进行五等分得到五个子区域，并以上下分和左右分的两种方式分别将五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元，针对五个子区域中的任意一个区域的两个单元，计算每一个单元对应的全站仪对相应的靶标进行测时的区域划分用水平转角和区域划分用垂直转角，以确定两个单元的划分方式为上下分还是左右分；或在测量区域为抛物面的情况下，将区域划分方式设定为用反射面与抛物面的共同轴线将测量区域划分为两个子区域，并以不同的经过反射面中心的线将两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，在反射面中心与抛物面中心重合的情况下，共同轴线为任意穿过反射面中心的线，其中抛物面为反射面的一部分。应当理解，抛物面中心一般来说为抛物面顶点。

需要说明的是，在测量区域为反射面的情况下，将反射面进行五等分得到五个子区域的不同的经过反射面中心的线应当满足将反射面进行五等分，并且要满足上文所描述的每一个子区域对应的靶标数量相当。在测量区域为抛物面的情况下，在将抛物面划分为两个子区域后，对于将每一个子区域再次划分为五个单元的不同的经过反射面中心的线可以根据实际情况的不同而不同，只要满足上文所描述的每一个单元对应的靶标数量相当即可，对于将每一个子区域再次划分为五个单元的不同的经过反射面中心的线应当怎样选用将在下文中通过实施例来说明。

下面通过具体实施例对于区域划分方式预处理模块206在测量区域为反射面的情况及测量区域为抛物面的情况的区域划分方式进行具体阐述，但是，本发明中提供的实施例仅仅是为了使技术人员更好地理解本发明，而不是用于限制本发明。

对于测量区域为反射面的情况，一般来说测量模式为标定测量，图4是本发明提供的测量区域为反射面情况下将测量区域划分为五个子区域的图示，如图4所示，不同的经过反射面中心的线将反射面五等分为五个子区域，分别为第一子区域401、第二子区域402、第三子区域403、第四子区域404、第五子区域405，每一个子区域对应445个靶标，本发明以10台全站仪为例，每一个子区域使用两台全站仪完成标定测量工作，这样五个子区域可使用相同的测量规划方式，在反射面共对应2225个靶标的情况下，每一个子区域分别对应445个靶标。

在本实施例中，将反射面划分为五个子区域之后，需要对子区域进行再次划分为两个单元，以图4中的一个子区域为例对将子区域划分为两个单元的划分方式进行阐述，图5和图6是针对图4中的同一子区域。图5是本发明提供的测量区域为反射面情况下将子区域划分为两个上下分的单元的图示，如图5所示，在保证两个单元对应的靶标数量相当的情况下，一个子区域以上下分的方式被划分为两个单元，分别为上单元501和下单元502。图6是本发明提供的测量区域为反射面情况下将子区域划分为两个左右分的单元的图示，如图6所示，在保证两个单元对应的靶标数量相当的情况下，一个子区域以左右分的方式被划分为两个单元，分别为左单元601和右单元602。

本实施例以10台全站仪为例，那么图4所示的五个子区域的每一个子区域分配两台全站仪。在每一个子区域被划分为两个单元的情况下，本实施例对每一个单元分配一台全站仪。

下面以图4所示的五个子区域中的一个子区域为例来计算全站仪的水平转角和垂直转角，这里图7以图4中的第一子区域401为例，图7是本发明提供的测量区域为反射面情况下针对任意一个子区域，全站仪的水平转角和垂直转角分布图示，从图7中可看出，靶标点的水平转角(AZ)分布约为-0.6弧度至0.6弧度，垂直转角(EL)分布约为0-0.5弧度。采用上下分的方法每一台全站仪都要覆盖1.2弧度的水平转角范围，不利于提高测量效率，而采用左右分的方法每一台全站仪覆盖0.6弧度的水平转角范围和0.5弧度的垂直转角范围，更有利于全站仪完成更加快速的测量。因此，本实施例中，将子区域划分为两个单元的划分方式可以确定为左右分。当然，本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据实际情况来确定是上下分还是左右分。

图4所示的其它子区域的形状与第一子区域404相同，并且，相对于图4所示的其它子区域对应的全站仪来说，所有子区域的方位是相同的，也就是说图4所示的其它子区域再次划分为两个单元的方式与第一子区域404相同。本领域技术人员应当理解，每一个子区域与其对应的全站仪的相对位置是相同的。

对于测量区域为抛物面的情况，一般来说测量模式为观测测量，抛物面为反射面的一部分，图8、图9、图10分别显示了抛物面与反射面的三种位置关系，图8是本发明提供的测量区域为抛物面情况下，抛物面在反射面中的第一位置的图示，图8所示的实施例中抛物面中心与反射面中心重合。图9是本发明提供的测量区域为抛物面情况下，抛物面在反射面中的第二位置的图示，图9所示的实施例中抛物面与反射面相切。图10是本发明提供的测量区域为抛物面情况下，抛物面在反射面中的第三位置的图示，图10所示的实施例中抛物面与反射面的相对位置既不是图8所示的第一位置也不是图9所示的第二位置，如果将图8理解为抛物面中心位于反射面中心，将图9理解为抛物面边缘位于反射面边缘，那么图10可以简单理解为抛物面的位置介于图8的位置和图9的位置之间，并且图10所示的抛物面在反射面中的第三位置是实际情况下最常见、出现频率最高的情况。

对于图8所示的抛物面中心与反射面中心重合的情况，可以以任意穿过反射面中心的线(实际情况下，一般采用南北方向的穿过反射面中心的线)将抛物面划分为两个子区域，然后针对两个子区域中的每一个子区域，以不同的经过反射面中心的线将每一个子区域五等分为五个单元。图11是本发明提供的图8所示的抛物面与反射面的位置关系情况下，将子区域划分为五个单元的图示，如图11所示，抛物面首先被划分为两个子区域(图中所示为左半圆和右半圆)，图11中还示出了将其中一个子区域(以右半圆为例)划分为五个单元的情况，如图11所示，一个子区域被五等分为五个单元1101、1102、1103、1104、1105。一般情况下，以图11所示的方式将子区域五等分为五个单元，每一个单元对应的靶标数量是差不多的，也就是靶标数量相当。

对于图9所示的抛物面与反射面相切和图10所示的抛物面的位置介于图8的位置和图9的位置之间的情况，首先用反射面与抛物面的共同轴线将抛物面划分为两个子区域，然后针对两个子区域中的每一个子区域，以不同的经过反射面中心的线将每一个子区域划分为五个单元，图12是本发明提供的图9和图10所示的抛物面与反射面的位置关系情况下，将子区域划分为五个单元的图示，如图12所示，抛物面首先被反射面与抛物面的共同轴线划分为两个子区域(图中所示为左半圆和右半圆)，图12中还示出了将其中一个子区域(以右半圆为例)划分为五个单元1201、1202、1203、1204、1205的情况，与图11所示的实施例不同的是，图12中的五个单元1201、1202、1203、1204、1205从角度上来说并非是等分的，但是每一个单元对应的靶标数量相当。

本实施例以10台全站仪为例，那么图11和图12所示的两个子区域的每一个子区域分配五台全站仪，在每一个子区域被划分为五个单元的情况下，本实施例对每一个单元分配一台全站仪。

以上通过图4至图12对本发明的区域划分方式进行了示例性阐述，下面通过具体实施例对本发明的测量规划方式进行阐述。

对于测量区域为反射面的情况，以本发明提供的图6所示的实施例为例，首先将反射面五等分得到五个子区域，然后以左右分的方式将五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元。图13是本发明提供的针对图6所示实施例的左单元601的第一种测量规划方式的图示，图14是本发明提供的针对图6所示实施例的右单元602的第一种测量规划方式的图示，图13和图14所示的实施例中，显示了对应全站仪在测量过程中水平转角(AZ)优先的测量规划方式。图15是本发明提供的针对图6所示实施例的左单元601的第二种测量规划方式的图示，图16是本发明提供的针对图6所示实施例的右单元602的第二种测量规划方式的图示，图15和图16所示的实施例中，显示了对应全站仪在测量过程中垂直转角(EL)优先的测量规划方式。分别计算图13和图14及图15和图16所示的测量规划方式下全站仪总的水平转角和总的垂直转角，结果显示，在水平转角优先的测量规划方式下，虽然总的垂直转角很小，但总的水平转角过大，这样会造成全站仪在逐点测量时花费在驱动水平转动的时间更长，效率较低。而在垂直转角优先的测量规划方式下，总的水平转角和总的垂直转角相差不大，并且总的水平转角和总的垂直转角之和更小，因此在驱动全站仪转动过程中花费时间更少，有利于测量效率的提高。因此通过对比水平转角优先与垂直转角优先两种测量规划方式，本实施例中采用垂直转角优先的测量规划方式更合理，当然，本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际情况选取合理的测量规划方式。

对于测量区域为抛物面的情况，以本发明提供的图11所示的实施例为例，首先用任意穿过反射面中心的先将抛物面划分为两个子区域，然后以不同的经过反射面中心的线将两个子区域中的每一个子区域再次五等分为五个单元。图17是本发明提供的针对图11所示实施例的测量规划方式的图示，图17所示的实施例中，显示了对应全站仪在针对图11所示的实施例在测量过程中垂直转角(EL)优先的测量规划方式。

对于测量区域为抛物面的情况，以本发明提供的图12所示的实施例为例，首先用反射面与抛物面的共同轴线将抛物面划分为两个子区域，然后以不同的经过反射面中心的线将两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，图18是本发明提供的针对图12所示实施例的测量规划方式的图示，图18所示的实施例中，显示了对应全站仪在针对图12所示的实施例在测量过程中垂直转角(EL)优先的测量规划方式。

本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统还包括采样模块(图中未示出)，采样模块用于对测量区域所对应的靶标按照预先设定的规则进行采样，得到采样点；其中，规划模块203用于确定多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序，测量模块204用于根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对测量区域对应的采样点进行测量。

在仅仅希望得到测量区域的整体面型的情况下，可以仅对采样点进行测量以更加快速地得到测量区域的整体面型，这种情况一般出现在测量模式为观测测量的情况，此时，可以对靶标进行采样，仅对采样点进行测量，这样可以快速地从整体上对望远镜运行情况进行评估。然而，即使是仅对采样点进行测量，仍可以采用本发明中所提供的技术方案来确定多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序，并根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对采样点进行测量。下面以一个实施例对采样规则进行阐述，但应当理解，本实施例仅仅是为了使本发明更加清楚，并非用于限制本发明。

图19是本发明提供的示例性采样规则的图示，如图19所示，每4个靶标(图19所示为一个菱形结构的四个顶点)为一个集合，那么整个测量区域被划分为若干个集合，然后将每一个集合中相对位置相同的靶标作为一组，那么这个测量区域对应的所有靶标被分为四组。举例来说，例如可以把每一个集合中最北边的靶标(图19所示为菱形结构的最上边的顶点)作为一组，其它三组类似。当然，本领域技术人员应当理解，由于分布结构原因，每一组所对应的靶标不一定完全相同。在将靶标分为四组之后，可以仅对其中一组靶标进行测量，也就仅需要花费正常测量时间的1/4即可得到抛物面的大致面型，再经过3/4同样可以完成所有靶标的测量。此外，在实际测量时，技术人员可以根据实际情况来考虑四组靶标的测量顺序。

本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统还包括故障检测模块(图中未示出)和靶标测量标识模块(图中未示出)，该故障检测模块用于在测量模块204进行测量之前对测量区域对应的全站仪进行检测，并指示出现故障的全站仪及出现故障的全站仪的数量；靶标测量标识模块用于标识测量区域对应的靶标的测量是成功还是失败，并指示测量失败的靶标数量；测量模块204还用于在测量失败的靶标数量超过预定靶标数量的情况下进行以下操作：在出现故障的全站仪(一般来说，未能正常通讯的全站仪认为是出现故障的全站仪)的数量未超过预定全站仪数量的情况下，采用未出现故障的全站仪对测量失败的靶标重新进行测量；以及在出现故障的全站仪的数量超过预定全站仪数量的情况下停止测量。本领域技术人员应当理解，测量模块204在对靶标进行测量的过程中，针对一个靶标来说，若测量成功则会输出相应的测量数据，若测量未成功则不会输出相应的测量数据或者输出错误，这样的靶标测量信息可以通过靶标测量标识模块表示出来，即通过靶标测量标识模块标识靶标的测量是成功还是失败，并指示测量失败的靶标数量。

若在测量过程中测量区域存在全站仪出现故障，由于全站仪出现故障的时间不同，测量失败的靶标数量也就不同，在完成当前测量之后，根据靶标测量标识模块指示测量失败的靶标数量来确定下一步操作。若测量失败的靶标数量未超过预定靶标数量，则结束测量；若测量失败的靶标数量超过预定靶标数量，则需要对测量失败的靶标重新进行测量，在重新进行测量之前，对测量区域对应的全站仪再次进行检测，并根据本次的检测结果，采用未出现故障的全站仪对测量失败的靶标重新进行测量，其中，若出现故障的全站仪的数量超过预定全站仪数量则停止测量。

若在启动测量之前，故障检测模块已经检测出测量区域存在全站仪出现故障，在出现故障的全站仪的数量未超过预定全站仪数量的情况下，未出现故障的全站仪仍然根据本发明提供的区域划分和测量规划方式对这些未出现故障的全站仪所对应的靶标测量之后，再根据靶标测量标识模块标识的靶标测量情况进行下一步操作。也就是说，未出现故障的全站仪所对应的靶标中测量失败的靶标与故障检测模块在测量之前检测到出现故障的全站仪所对应的靶标(也可以理解为测量失败的靶标，实际上这部分靶标未进行测量)一起(下文中称为测量失败集合靶标)，采用未出现故障的全站仪对这些测量失败集合靶标重新进行测量，在重新进行测量之前，对测量区域对应的全站仪再次进行检测，并根据本次的检测结果，采用未出现故障的全站仪对测量失败集合靶标重新进行测量，其中，若出现故障的全站仪的数量超过预定全站仪数量则停止测量。

重新测量的情况下，无论是测量过程中出现全站仪故障还是启动测量之前出现全站仪故障，均可以根据测量失败的靶标的编号对未出现故障的全站仪的再次测量进行规划，当然，本发明不限于此，技术人员可以根据实际情况对再次测量进行规划。

以10台全站仪为例，如4台及以上数量的全站仪出现故障，则停止测量；在少于4台全站仪故障的情况下，则采用未出现故障的全站仪对测量失败的靶标重新进行测量。在9台全站仪正常工作的情况下，即1台全站仪出现故障，则采用正常工作的9台全站仪共同对测量失败的靶标重新进行测量；在8台全站仪正常工作的情况下，即2台全站仪出现故障，则采用正常工作的8台全站仪共同对测量失败的靶标重新进行测量；在7台全站仪正常工作的情况下，即3台全站仪出现故障，则采用正常工作的7台全站仪共同对测量失败的靶标重新进行测量。

一般情况下，预定靶标数量例如可以设置为10，并且在实际操作中，可以对重新测量的次数进行限制，在重新测量的次数超过一定次数(例如，3次)的情况下，则不再继续测量，并提示测量失败。

此外，为了提高测量效率，例如在观测模式下，可以对所有靶标总的观测次数、测量值与理论值校验通过次数进行记录和统计，例如一靶标统计样本数量大于100，且校验通过率较高(如通过率大于98％)，表明该靶标控制精度较高，在后续的测量过程中可以按照一定的比例跳过(如规划到3次仅测量1次)，以提高测量效率，这种情况下，跳过测量的靶标的测量数据可以用之前的测量数据替代。

图20是本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法的流程图，如图20所示，该方法包括：

步骤2001，接收测量信息和规划信息；

步骤2002，根据测量信息确定测量区域；

步骤2003，根据规划信息对测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序；

步骤2004，根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现测量区域对应靶标的测量。

其中，本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法还包括：生成所述规划信息，规划信息包括测量区域的区域划分方式和测量规划方式；将区域划分方式设定为将测量区域划分为若干子区域且每一个子区域对应的靶标数量相当，并将若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应且每一个单元对应的靶标数量相当；针对若干子区域中的任意一个单元，计算对应的全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以确定每一个单元对应靶标的测量规划方式；以及根据每一个单元对应靶标的测量规划方式规划出每一个单元对应靶标的靶标测量顺序，再根据每一个单元对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个单元对应的靶标进行测量，从而实现测量区域对应靶标的测量。

其中，本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法还包括：在测量区域为反射面的情况下，将区域划分方式设定为以不同的经过反射面中心的线将反射面进行五等分得到五个子区域，并以上下分和左右分的两种方式分别将五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元，针对五个子区域中的任意一个区域的两个单元，计算每一个单元对应的全站仪对相应的靶标进行测量时的区域划分用水平转角和区域划分用垂直转角，以确定两个单元的划分方式为上下分还是左右分；或在测量区域为抛物面的情况下，将区域划分方式设定为用所述反射面与抛物面的共同轴线将测量区域划分为两个子区域，并以不同的经过反射面中心的线将两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，在反射面中心与所述抛物面中心重合的情况下，共同轴线为任意穿过反射面中心的线，其中抛物面为反射面的一部分。

其中，本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法还包括：对测量区域所对应的靶标按照预先设定的规则进行采样，得到采样点；确定多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序；以及根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对测量区域对应的采样点进行测量。

需要说明的是，本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法的具体细节及益处与本发明提供的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统类似，于此不予赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (7)

1.一种球面射电望远镜反射面节点规划测量系统，其特征在于，该系统包括：

接收模块，用于接收测量信息和规划信息；

解析模块，用于根据所述测量信息确定测量区域；

规划模块，用于根据所述规划信息对所述测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及所述多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序；

测量模块，用于根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量；

多台全站仪，安装在测量基墩上，所述测量模块根据所述测量分区分配相应的全站仪，针对每一个测量分区，利用所对应的全站仪并根据靶标测量顺序分别对每一个测量分区进行测量，从而实现所述测量区域对应的靶标的测量；

规划信息生成模块，用于生成所述规划信息，所述规划信息包括所述测量区域的区域划分方式和测量规划方式；

区域划分方式预处理模块，用于将所述区域划分方式设定为将所述测量区域划分为若干子区域且每一个子区域对应的靶标数量相当，并将所述若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，所述若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应且每一个单元对应的靶标数量相当；以及

测量规划方式预处理模块，用于针对所述若干子区域中的任意一个单元，计算对应的全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以确定每一个单元对应靶标的测量规划方式；

其中，所述规划模块根据每一个单元对应靶标的测量规划方式规划出每一个单元对应靶标的靶标测量顺序，测量模块根据每一个单元对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个单元对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。

2.根据权利要求1所述的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统，其特征在于，所述区域划分方式预处理模块还用于：

在所述测量区域为所述反射面的情况下，将所述区域划分方式设定为以不同的经过反射面中心的线将所述反射面进行五等分得到五个子区域，并以上下分和左右分的两种方式分别将所述五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元，针对所述五个子区域中的任意一个区域的两个单元，计算每一个单元对应的全站仪对相应的靶标进行测量时的区域划分用水平转角和区域划分用垂直转角，以确定两个单元的划分方式为上下分还是左右分；或

在所述测量区域为抛物面的情况下，将所述区域划分方式设定为用所述反射面与所述抛物面的共同轴线将所述测量区域划分为两个子区域，并以不同的经过反射面中心的线将所述两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，在所述反射面中心与所述抛物面中心重合的情况下，所述共同轴线为任意穿过所述反射面中心的线，其中所述抛物面为所述反射面的一部分。

3.根据权利要求1所述的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统，其特征在于，该系统还包括：

采样模块，用于对所述测量区域所对应的靶标按照预先设定的规则进行采样，得到采样点；

其中，所述规划模块用于确定所述多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序，所述测量模块用于根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对所述测量区域对应的采样点进行测量。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的球面射电望远镜反射面节点规划测量系统，其特征在于，该系统还包括：

故障检测模块，用于在所述测量模块进行测量之前对所述测量区域对应的全站仪进行检测，并指示出现故障的全站仪及出现故障的全站仪的数量；以及

靶标测量标识模块，用于标识所述测量区域对应的靶标的测量是成功还是失败，并指示测量失败的靶标数量；

其中，所述测量模块还用于在测量失败的靶标数量超过预定靶标数量的情况下进行以下操作：

在出现故障的全站仪的数量未超过预定全站仪数量的情况下，采用未出现故障的全站仪对测量失败的靶标重新进行测量；以及

在出现故障的全站仪的数量超过预定全站仪数量的情况下停止测量。

5.一种球面射电望远镜反射面节点规划测量方法，其特征在于，该方法包括：

接收测量信息和规划信息；

根据所述测量信息确定测量区域；

根据所述规划信息对所述测量区域进行区域划分和测量规划，确定多个测量分区及所述多个测量分区中的每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序；

根据每一个测量分区对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个测量分区对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量；

其中，该方法还包括：

生成所述规划信息，所述规划信息包括所述测量区域的区域划分方式和测量规划方式；

将所述区域划分方式设定为将所述测量区域划分为若干子区域且每一个子区域对应的靶标数量相当，并将所述若干子区域中的每一个子区域再次划分为若干单元，所述若干子区域所包含的所有单元的总数与全站仪数量对应且每一个单元对应的靶标数量相当；

针对所述若干子区域中的任意一个单元，计算对应的全站仪在对相应的靶标进行测量时的测量规划用水平转角和测量规划用垂直转角，以确定每一个单元对应靶标的测量规划方式；以及

根据每一个单元对应靶标的测量规划方式规划出每一个单元对应靶标的靶标测量顺序，再根据每一个单元对应靶标的靶标测量顺序分别对每一个单元对应的靶标进行测量，从而实现所述测量区域对应靶标的测量。

6.根据权利要求5所述的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述测量区域为所述反射面的情况下，将所述区域划分方式设定为以不同的经过反射面中心的线将所述反射面进行五等分得到五个子区域，并以上下分和左右分的两种方式分别将所述五个子区域中的每一个子区域再次划分为两个单元，针对所述五个子区域中的任意一个区域的两个单元，计算每一个单元对应的全站仪对相应的靶标进行测量时的区域划分用水平转角和区域划分用垂直转角，以确定两个单元的划分方式为上下分还是左右分；或

在所述测量区域为抛物面的情况下，将所述区域划分方式设定为用所述反射面与所述抛物面的共同轴线将所述测量区域划分为两个子区域，并以不同的经过反射面中心的线将所述两个子区域中的每一个子区域再次划分为五个单元，在所述反射面中心与所述抛物面中心重合的情况下，所述共同轴线为任意穿过所述反射面中心的线，其中所述抛物面为所述反射面的一部分。

7.根据权利要求5所述的球面射电望远镜反射面节点规划测量方法，其特征在于，该方法还包括：

对所述测量区域所对应的靶标按照预先设定的规则进行采样，得到采样点；

确定所述多个测量分区中的每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序；以及

根据每一个测量分区对应采样点的采样点测量顺序对所述测量区域对应的采样点进行测量。

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