全息测量数据校准方法与软件实现

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抛物面天线的表面精度是评价天线质量的一个重要指标,它直接影响天线的观测效率。微波全息测量是检测和校正抛物面面形分布的重要手段之一,其中数据校准软件是全息处理软件中关键的一部分。由于环境变化、电磁干扰以及算法等的原因,会在测量过程中引入一定的误差,数据校准的作用就是要尽可能的消除或减少这些误差,使测量结果尽可能的反映面板真实的变形情况。  现存有上世纪澳大利亚天文学家M.Kesteven等人用Fortran语言设计的全息测量数据校准软件,通过对此软件的深入分析和理解,并在充分调研国内外相关文献和技术报告的基础上,对全息测量数据校准的原理和软件实现有了全面的认识。由于现代大多数天文软件开始使用Python语言进行编写,并且Python语言在开发效率、数值计算和系统兼容性等方面都具有自己独特的优势。在这种背景下提出使用Python语言设计数据校准软件。  在对数据校准的数据处理过程和算法进行详细阐述与分析的基础上,设计了全息测量数据校准软件。该软件以Linux为开发平台,使用Python语言进行编程,包括四个模块,分别为界面模块、数据合成与分离模块、数据校准模块和误差评估模块。  界面模块由Python的第三方库wxpython开发完成,提供文件选择、参数输入、结果反馈、图形显示等功能。若软件是命令行式,那么程序的运行要打开目录进行查找,过程繁琐,而增加界面模块既能便于用户操作,又可以直观显示运行结果。  数据合成与分离、数据校准模块是软件的核心模块。在这两模块中,对数据提取、幅度求解、相位求解的算法进行了详细分析与阐述;并在分析测量过程中引起误差的几个因素的基础上,重点对天线指向、幅度波动和相位波动的校准算法进行了研究。  具有误差评估功能,通过设置误差阈值,将每次测量反馈得到的各项误差与阈值相比较,若有一项误差超过阈值,则认为这组数据是不合理的,应当舍弃。误差评估的作用是方便用户筛选由于误差过大而造成的数据不合理,并对测量结果进行实时反馈。  软件调试结果显示该软件运行时间在2分钟以内,效果良好,具有一定的实用价值,不仅对于25米的改造至关重要,也为未来奇台110米射电望远镜做技术预研创造了条件。
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