一種測量太陽高度角和方位角的方法技術

本發明專利技術公開了一種測量太陽高度角和方位角的方法，包括：利用控制模塊控制感光器件陣列在水平方向旋轉，確定太陽方位角的第一范圍和太陽高度角的第二范圍；其中，所述感光器件陣列垂直水平面設置，包括多個沿90度弧形均勻分布且設在扇形支架上的感光器件；利用控制模塊控制感光器件陣列在第一范圍內水平旋轉、在第二范圍內垂直旋轉，通過感光器件反饋至控制模塊的檢測值確定太陽方位角和高度角。在扇形支架上設置多個感光器件形成的感光器件陣列，能夠快速的確定太陽方位角和高度角的范圍，然后在確定的范圍內進行方位角和高度角的精確測量，提升測量效率和測量精度，并且采用上述方法測量的性能較穩定，且結構簡單，體積小，使用操作較為便利。用操作較為便利。用操作較為便利。

【技術實現步驟摘要】
一種測量太陽高度角和方位角的方法


[0001]本專利技術涉及太陽高度角和方位角的測量
，更具體地說，本專利技術涉及一種測量太陽高度角和方位角的方法。

技術介紹

[0002]傳統測量太陽高度角與方位角的方法多為觀測日影計法，根據日影的長短和被測物高度，通過角度換算得到太陽高度角與方位角的值。通常要求被測量工具越高，計算的結果越精確，這樣的測量設備或工具在攜帶和測量過程中帶來了很多不便。
[0003]本專利技術提供一種太陽方位角和高度角測量方法，采用的設備結構簡單，體積小、重量輕、性能穩定、測量精度高，使用操作方便。因此，有必要提出一種測量太陽高度角和方位角的方法，以至少部分地解決現有技術中存在的問題。

技術實現思路

[0004]在
技術實現思路
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本專利技術的
技術實現思路
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0005]為至少部分地解決上述問題，本專利技術提供了一種測量太陽高度角和方位角的方法，包括：利用控制模塊控制感光器件陣列在水平方向旋轉，確定太陽方位角的第一范圍和太陽高度角的第二范圍；其中，所述感光器件陣列垂直水平面設置，包括多個沿90度弧形均勻分布且設在扇形支架上的感光器件；
[0006]利用控制模塊控制感光器件陣列在第一范圍內水平旋轉、在第二范圍內垂直旋轉，通過感光器件反饋至控制模塊的檢測值確定太陽方位角和高度角。
[0007]優選的是，所述第一范圍和第二范圍的確定過程包括：
[0008]所述控制模塊控制感光器件陣列以預設間隔角度M在水平方向旋轉360度，并記錄每個所述感光器件在多個水平方位上反饋至控制模塊的初始檢測值；
[0009]所述控制模塊在多個初始檢測值中選擇最大初始檢測值，確定此最大初始檢測值對應的目標感光器件當時所處的目標水平方位以及目標垂直方位；
[0010]以目標水平方位為水平零點，確定第一范圍為(
?
M，M)，以目標垂直方位為垂直零點，確定第二范圍為(
?
N，N)，其中，N為相鄰的兩個所述感光器件之間的夾角。
[0011]優選的是，所述控制模塊通過水平旋轉裝置控制所述感光器件陣列在水平方向旋轉，以及通過垂直旋轉裝置控制所述感光器件陣列在垂直方向旋轉，所述水平旋轉裝置設置在支撐組件上；
[0012]所述水平旋轉裝置包括：固定在所述支撐組件上的水平電機，以及與所述水平電機的輸出軸連接且用于承載所述扇形支架的旋轉平臺，所述水平電機的輸出軸垂直于水平面設置，所述旋轉平臺上設有所述垂直旋轉裝置；
[0013]所述垂直旋轉裝置包括：垂直電機，所述垂直電機的輸出軸平行于水平面設置且
與所述扇形支架連接，所述水平電機輸出軸的軸線和所述垂直電機輸出軸的軸線均穿過90度弧形的圓心；
[0014]多個所述感光器件至少包括一個中軸線垂直于水平面的感光器件以及一個中軸線平行于水平面的感光器件。
[0015]優選的是，所述預設間隔角度M通過下述公式確定：
[0016]M＝A/(B*C)
[0017]其中，M為所述水平電機運行角度，即為所述預設間隔角度，A為所述水平電機的步距角，B為所述水平電機的驅動器細分數，C為所述水平電機的減速比。
[0018]優選的是，相鄰的兩個所述感光器件之間的夾角N通過下述公式確定：
[0019]N＝90
°
/(n
?
1)
[0020]其中，n為所述感光器件陣列中的感光器件的數量。
[0021]優選的是，所述利用控制模塊控制感光器件陣列在第一范圍內水平旋轉、在第二范圍內垂直旋轉，通過感光器件反饋至控制模塊的檢測值確定太陽方位角和高度角，包括：
[0022]利用所述控制模塊控制所述水平電機在第一范圍(
?
M，M)內以水平零點為起始點勻速旋轉，所述目標感光器件實時向所述控制模塊反饋第一檢測值，以所述第一檢測值持續升高的旋轉方向控制所述水平電機旋轉至所述第一檢測值開始降低為止，則前一次反饋至控制模塊的第一檢測值對應的目標感光器件的水平方位即為太陽方位角；
[0023]利用所述控制模塊控制所述垂直電機在第二范圍(
?
N，N)內以垂直零點為起始點勻速旋轉，所述目標感光器件實時向所述控制模塊反饋第二檢測值，以所述第二檢測值持續升高的旋轉方向控制所述垂直電機旋轉至所述第二檢測值開始降低為止，則前一次反饋至控制模塊的第二檢測值對應的目標感光器件的垂直方位即為太陽高度角。
[0024]優選的是，所述控制模塊包括：
[0025]單片機，用于對所述水平電機和垂直電機的旋轉進行控制；
[0026]A/D轉換子模塊，用于將所述感光器件輸入的電壓模擬信號轉換為數字信號傳輸至單片機。
[0027]優選的是，所述扇形支架的弧形面上設有多個均勻分布的安裝孔，所述感光器件設置在安裝孔內，相鄰的兩個所述安裝孔的軸線夾角為N，所述感光器件的外端設有遮光罩。
[0028]優選的是，所述支撐組件包括：支撐臺，所述支撐臺內設有用于安裝所述水平電機的第一安裝腔，所述水平電機的輸出軸穿過所述支撐臺頂面的端部固定設有所述旋轉平臺，所述旋轉平臺的頂面設有U形安裝座，所述垂直電機的輸出軸轉動設置在所述U形安裝座上，所述扇形支架與所述垂直電機的輸出軸固定連接且設于所述U形安裝座內部；
[0029]所述旋轉平臺上設有弧形限位桿，所述扇形支架內設有與所述弧形限位桿對應的弧形限位槽，所述弧形限位槽的底面和弧形限位桿的端面之間設有第一彈簧。
[0030]優選的是，所述支撐組件還包括主支柱，所述支撐臺的底部中間通過第一球形軸活動連接有所述主支柱，所述主支柱的底端設有底座，所述底座和支撐臺之間設有三個均勻分布的調節支柱組件；
[0031]所述調節支柱組件包括：伸縮支撐桿，所述伸縮支撐桿的底端與所述底座固定連接，所述伸縮支撐桿的頂端固定設有第二球形軸，所述支撐臺的底部設有固定塊，所述固定
塊內設有滑槽，所述滑槽內滑動連接有滑塊，所述滑塊的兩側均通過第二彈簧與所述滑槽的側壁連接，所述滑塊的底端通過軸座與所述第二球形軸連接；
[0032]所述支撐臺內還設有用于安裝水平檢測器的第二安裝腔，所述水平檢測器用于檢測所述支撐臺相對于水平面的傾斜角度以及傾斜方向；
[0033]所述控制模塊還包括：調整子模塊，用于依據所述支撐臺的傾斜角度和傾斜方向控制三個所述伸縮支撐桿升降，將所述支撐臺的頂面調整至與水平面平行。
[0034]相比現有技術，本專利技術至少包括以下有益效果：
[0035]本專利技術所述的測量太陽高度角和方位角的方法通過在扇形支架上設置多個感光器件形成的感光器件陣列，能夠快速的確定太陽方位角和高度角的范圍，然后在確定的范圍內進行方位角和高度角的精確測量，提升測量效率和測量精度，并且采用上述本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種測量太陽高度角和方位角的方法，其特征在于，包括：利用控制模塊控制感光器件陣列在水平方向旋轉，確定太陽方位角的第一范圍和太陽高度角的第二范圍；其中，所述感光器件陣列垂直水平面設置，包括多個沿90度弧形均勻分布且設在扇形支架(1)上的感光器件(2)；利用控制模塊控制感光器件陣列在第一范圍內水平旋轉、在第二范圍內垂直旋轉，通過感光器件(2)反饋至控制模塊的檢測值確定太陽方位角和高度角。2.根據權利要求1所述的測量太陽高度角和方位角的方法，其特征在于，所述第一范圍和第二范圍的確定過程包括：所述控制模塊控制感光器件陣列以預設間隔角度M在水平方向旋轉360度，并記錄每個所述感光器件(2)在多個水平方位上反饋至控制模塊的初始檢測值；所述控制模塊在多個初始檢測值中選擇最大初始檢測值，確定此最大初始檢測值對應的目標感光器件當時所處的目標水平方位以及目標垂直方位；以目標水平方位為水平零點，確定第一范圍為(
?
M，M)，以目標垂直方位為垂直零點，確定第二范圍為(
?
N，N)，其中，N為相鄰的兩個所述感光器件(2)之間的夾角。3.根據權利要求2所述的測量太陽高度角和方位角的方法，其特征在于，所述控制模塊通過水平旋轉裝置控制所述感光器件陣列在水平方向旋轉，以及通過垂直旋轉裝置控制所述感光器件陣列在垂直方向旋轉，所述水平旋轉裝置設置在支撐組件上；所述水平旋轉裝置包括：固定在所述支撐組件上的水平電機(3)，以及與所述水平電機(3)的輸出軸連接且用于承載所述扇形支架(1)的旋轉平臺(6)，所述水平電機(3)的輸出軸垂直于水平面設置，所述旋轉平臺(6)上設有所述垂直旋轉裝置；所述垂直旋轉裝置包括：垂直電機(4)，所述垂直電機(4)的輸出軸平行于水平面設置且與所述扇形支架(1)連接，所述水平電機(3)輸出軸的軸線和所述垂直電機(4)輸出軸的軸線均穿過90度弧形的圓心；多個所述感光器件(2)至少包括一個中軸線垂直于水平面的感光器件(2)以及一個中軸線平行于水平面的感光器件(2)。4.根據權利要求3所述的測量太陽高度角和方位角的方法，其特征在于，所述預設間隔角度M通過下述公式確定：M＝A/(B*C)其中，M為所述水平電機(3)運行角度，即為所述預設間隔角度，A為所述水平電機(3)的步距角，B為所述水平電機(3)的驅動器細分數，C為所述水平電機(3)的減速比。5.根據權利要求3所述的測量太陽高度角和方位角的方法，其特征在于，相鄰的兩個所述感光器件(2)之間的夾角N通過下述公式確定：N＝90
°
/(n
?
1)其中，n為所述感光器件陣列中的感光器件(2)的數量。6.根據權利要求3所述的測量太陽高度角和方位角的方法，其特征在于，所述利用控制模塊控制感光器件陣列在第一范圍內水平旋轉、在第二范圍內垂直旋轉，通過感光器件(2)反饋至控制模塊的檢測值確定太陽方位角和高度角，包括：利用所述控制模塊控制所述水平電機(3)在第一范圍(
?
M，M)內以水平零點為起始點勻速旋轉，所述目標感光器件實時向所述控制模塊反饋第一檢測值，以所述第一檢測值持續
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尚永昌，陳榮強，康素霜，赫大偉，
申請(專利權)人：廣東科迪隆科技有限公司，
類型：發明
國別省市：