本发明涉及大口径反射面天线，尤其涉及基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法及系统。
背景技术：
1、以反射面天线为典型代表的微波天线应用广泛，在射电天文、目标探测和遥感遥测等领域承担着精准接收目标信息或准确跟踪目标位置等重要作用。单口径反射面天线信号收集能力强、信噪比高，能够有效地采集微弱信号，使其在射电天文领域不可或缺，结构简单便于使用的特点也令其早期在探测领域占据了一席地位。但是随着对天线性能的要求的提高，这使得对天线指向精度的要求也变得更加严格。
2、在传统的基于最小二乘法的天线拟合面计算流程中，引入了6个设计变量其中包含了反射面产生扭转变形时绕主反射面坐标系轴和轴的旋转量和，由于这两个旋转变量的，有可能会导致最佳拟合面的指向与理想指向产生偏差，而对于射电望远镜来说，最终天线的指向精准度十分重要，所谓差之毫厘谬以千里，以火星探测为例，地球与火星之间的最近距离约为5000万公里，当反射面天线指向偏差为10角秒时，望远镜的指向偏差可达近5000公里。因此只靠伺服系统来控制天线方位俯仰运动和量，伺服系统的步进精度也达不到要求。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法及系统，能够有效降低反射面天线表面均方根误差，提高反射面天线的指向精度与天线增益。
2、本发明所采用的第一技术方案是：基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，包括以下步骤：
3、根据反射面天线的结构参数与反射面天线的工作频率，构建反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程；
4、对反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程进行求偏导计算，得到反射面天线的法方程组；
5、通过拉丁超立方采样法对反射面天线的面板进行采样处理，构建反射面天线面板采样点集合；
6、根据反射面天线面板采样点集合对反射面天线的法方程组进行求解，得到反射面天线的最优工作面方程与反射面天线的最优设计变量。
7、进一步，所述根据反射面天线的结构参数与反射面天线的工作频率，构建反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程这一步骤，其具体包括：
8、当反射面天线处于理想位置时，以反射面天线的顶点为原点，建立大地坐标系；
9、基于大地坐标系，获取反射面天线的结构参数与反射面天线的工作频率，确定反射面天线的理想反射面方程；
10、根据反射面天线的理想反射面方程，确定反射面天线的面板促动器理想节点坐标；
11、当反射面天线处于变形位置时，获取反射面天线的面板促动器变形节点坐标；
12、根据反射面天线的面板促动器理想节点坐标与反射面天线的面板促动器变形节点坐标，确定反射面天线主抛物面顶点的变形位移量与反射面天线主抛物面焦点变形位移量；
13、结合反射面天线主抛物面顶点的变形位移量与反射面天线主抛物面焦点变形位移量，构建反射面天线初始最优工作面方程；
14、对反射面天线初始最优工作面方程进行展开，构建反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程。
15、进一步，还包括：
16、根据反射面天线的面板促动器理想节点坐标与反射面天线的面板促动器变形节点坐标，计算反射面天线的表面均方根误差；
17、设置反射面天线的表面均方根误差的阈值要求范围；
18、若反射面天线的表面均方根误差满足反射面天线的表面均方根误差的阈值要求范围，则反射面天线初始最优工作面方程为反射面天线的最优工作面方程；
19、若反射面天线的表面均方根误差不满足反射面天线的表面均方根误差的阈值要求范围，则返回确定反射面天线主抛物面顶点的变形位移量与反射面天线主抛物面焦点变形位移量这一步骤。
20、进一步，所述反射面天线初始最优工作面方程的表达式具体如下所示：
21、；
22、上式中，和表示反射面天线主抛物面顶点的变形位移量，表示反射面天线主抛物面焦点变形位移量，表示最优工作面方程的点，表示天线主抛物面方程的焦距。
23、进一步，所述反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程的表达式具体如下所示：
24、；
25、上式中，表示最小二乘法条件方程，和表示反射面天线主抛物面顶点的变形位移量，表示反射面天线主抛物面焦点变形位移量，表示采样点个数，表示第个采样点，表示最优工作面方程的点，表示天线主抛物面方程的焦距，表示原天线设计抛物面方程，表示原天线抛物面方程与最优工作面之间的偏差。
26、进一步，所述对反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程进行求偏导计算，得到反射面天线的法方程组这一步骤，其具体包括：
27、通过反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程对反射面天线主抛物面顶点的变形位移量与反射面天线主抛物面焦点变形位移量进行求偏导计算，得到偏导计算结果；
28、对偏导计算结果进行整理化简，得到反射面天线的法方程组。
29、进一步，所述通过拉丁超立方采样法对反射面天线的面板进行采样处理，构建反射面天线面板采样点集合这一步骤，其具体包括：
30、对反射面天线的面板的采样点进行分类，得到反射面天线面板采样关键点与反射面天线面板采样非关键点，所述反射面天线面板采样关键点表示面板促动器对应节点，所述反射面天线面板采样非关键点表示非面板促动器对应节点；
31、通过拉丁超立方采样法对反射面天线面板采样非关键点进行等距分割均匀采样，得到采样后的反射面天线面板采样非关键点；
32、整合反射面天线面板采样关键点与采样后的反射面天线面板采样非关键点，构建反射面天线面板采样点集合。
33、进一步，所述根据反射面天线面板采样点集合对反射面天线的法方程组进行求解，得到反射面天线的最优工作面方程与反射面天线的最优设计变量这一步骤，其具体包括：
34、将反射面天线面板采样点集合代入至反射面天线的法方程组进行求解，得到反射面天线的变形反射面方程；
35、根据反射面天线的变形反射面方程确定采样后的反射面天线的面板促动器变形节点坐标；
36、根据反射面天线的面板促动器理想节点坐标与采样后的反射面天线的面板促动器变形节点坐标，确定采样后反射面天线主抛物面顶点的变形位移量与采样后反射面天线主抛物面焦点变形位移量；
37、根据反射面天线的面板促动器变形节点坐标与采样后的反射面天线的面板促动器变形节点坐标，计算采样后的反射面天线的表面均方根误差；
38、若采样后的反射面天线的表面均方根误差不满足反射面天线的表面均方根误差的阈值要求范围，则返回通过拉丁超立方采样法对反射面天线的面板进行采样处理，构建反射面天线面板采样点集合这一步骤；
39、若采样后的反射面天线的表面均方根误差满足反射面天线的表面均方根误差的阈值要求范围，则反射面天线的变形反射面方程为反射面天线的最优工作面方程，采样后反射面天线主抛物面顶点的变形位移量与采样后反射面天线主抛物面焦点变形位移量为反射面天线的最优设计变量。
40、进一步，所述反射面天线的表面均方根误差的计算表达式具体如下所示：
41、；
42、上式中，表示反射面天线的表面均方根误差，表示采样点集合，表示第个采样点，和表示反射面天线的面板促动器变形节点坐标，和表示采样后的反射面天线的面板促动器变形节点坐标。
43、本发明所采用的第二技术方案是：基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合系统，包括：
44、第一模块，用于根据反射面天线的结构参数与反射面天线的工作频率，构建反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程；
45、第二模块，用于对反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程进行求偏导计算，得到反射面天线的法方程组；
46、第三模块，用于通过拉丁超立方采样法对反射面天线的面板进行采样处理，构建反射面天线面板采样点集合；
47、第四模块，用于根据反射面天线面板采样点集合对反射面天线的法方程组进行求解，得到反射面天线的最优工作面方程与反射面天线的最优设计变量。
48、本发明方法及系统的有益效果是：本发明通过构建反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程；进而对反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程进行求偏导计算，得到反射面天线的法方程组；进一步通过拉丁超立方采样法对反射面天线的面板进行采样处理，构建反射面天线面板采样点集合，通过基于非关键节点拉丁超立方采样法提高天线最优工作面拟合方法的有效性，最后根据反射面天线面板采样点集合对反射面天线的法方程组进行求解，得到反射面天线的最优工作面方程与反射面天线的最优设计变量，能够有效降低反射面天线表面均方根误差，提高反射面天线的指向精度与天线增益。
1.基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述根据反射面天线的结构参数与反射面天线的工作频率，构建反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程这一步骤，其具体包括：
3.根据权利要求2所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述反射面天线初始最优工作面方程的表达式具体如下所示：
5.根据权利要求4所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程的表达式具体如下所示：
6.根据权利要求5所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述对反射面天线初始最优工作面方程的最小二乘法条件方程进行求偏导计算，得到反射面天线的法方程组这一步骤，其具体包括：
7.根据权利要求6所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述通过拉丁超立方采样法对反射面天线的面板进行采样处理，构建反射面天线面板采样点集合这一步骤，其具体包括：
8.根据权利要求7所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述根据反射面天线面板采样点集合对反射面天线的法方程组进行求解，得到反射面天线的最优工作面方程与反射面天线的最优设计变量这一步骤，其具体包括：
9.根据权利要求8所述基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合方法，其特征在于，所述反射面天线的表面均方根误差的计算表达式具体如下所示：
10.基于拉丁超立方采样的天线最优工作面拟合系统，其特征在于，包括以下模块：
