一种车载太阳追踪器技术领域
本发明涉及太阳追踪技术领域，更具体的说，涉及一种车载太阳追踪器。
背景技术
随着汽车技术的不断发展，新型车载光学、电子设备不断涌现，市场上
出现了诸如抬头显示、智能调节车窗、车内显示、车载机器视觉等与光学相
关产品，这些光学产品极大满足了人们对于驾乘舒适性和安全性的要求。由
于这些光学产品在实际应用中对太阳光线比较敏感，因此，在一些极端情况
下可能会影响其使用功能。所以如何准确识别太阳位置和光照强度对于此类
光学产品而言意义重大。
现有技术中，一般使用太阳追踪器获取太阳位置信息和光照强度。目前
的太阳追踪器主要有三类：第一类太阳追踪器：采用定位技术确定当地经纬
度和时间，然后结合已知的地球绕日规律对太阳进行追踪。此类太阳追踪器
缺点是需要事先取得当地天文数据，且无法感知车辆运行方向与太阳方位的
相对变化，不适合做车载应用。第二类太阳追踪器：利用四象限探测器采集
四个象限单元的电信号，并比较信号之间的差异，同时利用驱动电机带动探
测器旋转，直至四个象限单元的电信号大小相等时，计算出电机旋转角度，
完成对太阳的追踪。此类太阳追踪器体积较大，需要电机驱动探测器旋转进
行探测，且反应速度慢。由于汽车在实际运行过程中方向一直在变化，因此，
此类太阳追踪器在车载状态下是无法实现对太阳的追踪。第三类太阳追踪器：
采用定位技术和光敏传感器相结合的方式，首先利用定位技术确定当地经纬
度和时间，以获得当地太阳绕日规律，然后调节追踪器转向进行初步追踪，
最后利用光敏传感器进行校准。此类太阳追踪器控制复杂，成本较高，追踪
过程还需转向调节，因此应用于车载的可行性不高。
综上，如何提供一种车载太阳追踪器是本领域技术人员亟待解决的技术
问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种车载太阳追踪器，以实现太阳追踪器在汽车
中的应用。
一种车载太阳追踪器，包括：
与车身中轴线垂直，且包含多个感光元件的第一感光元件阵列，其中，
所述第一感光元件阵列中的各个感光元件用于检测太阳光照强度并输出；
与车身中轴线平行，且包含多个感光元件的第二感光元件阵列，其中，
所述第二感光元件阵列中的各个感光元件用于检测太阳光照强度并输出；
分别与所述第一感光元件阵列、所述第二感光元件阵列和车载终端连接
的中央控制器，用于获取所述第一感光元件阵列输出的各个太阳光照强度，
并通过比较所述第一感光元件阵列输出的各个太阳光照强度的差别，得到太
阳光线在水平方向的水平因子；获取所述第二感光元件阵列输出的各个太阳
光照强度，并通过比较所述第二感光元件阵列输出的各个太阳光照强度的差
别，得到太阳光线在垂直方向的垂直因子；然后利用所述水平因子和所述垂
直因子从预存储的水平因子、垂直因子和太阳位置信息的对应关系中，查找
到对应的太阳位置信息并输出至所述车载终端，其中，所述太阳位置信息为
太阳相对于所述车载太阳追踪器的位置信息，包括：垂直高度角和水平方位
角。
优选的，当所述第一感光元件阵列包括第一感光元件和第二感光元件时，
所述通过比较所述第一感光元件阵列输出的各个太阳光照强度的差别，得到
太阳光线在水平方向的水平因子包括：
将所述第一感光元件输出的太阳光照强度和所述第二感光元件输出的太
阳光照强度带入公式(1)计算得到太阳光线在水平方向的水平因子，公式(1)
具体如下：
式中，ηh为所述水平因子，Is1为所述第一感光元件输出的太阳光照强度，
Is2为所述第二感光元件输出的太阳光照强度。
优选的，当所述第二感光元件阵列包括所述第一感光元件和第三感光元
件时，所述通过比较所述第二感光元件阵列输出的各个太阳光照强度的差别，
得到太阳光线在垂直方向的垂直因子包括：
将所述第一感光元件输出的太阳光照强度和所述第三感光元件输出的太
阳光照强度带入公式(2)计算得到太阳光线在垂直方向的垂直因子，公式(2)
具体如下：
式中，ηv为所述垂直因子，Is1为所述第一感光元件输出的太阳光照强度，
Is3为所述第三感光元件输出的太阳光照强度。
优选的，所述第一感光元件阵列中的各个感光元件用于检测太阳光照强
度并输出包括：
所述第一感光元件阵列中的各个感光元件用于检测太阳光照强度，并将
各自检测到的太阳光照强度转换成对应的电信号，并从各自对应的信号通道
输出。
优选的，所述第二感光元件阵列中的各个感光元件用于检测太阳光照强
度并输出包括：
所述第二感光元件阵列中的各个感光元件用于检测太阳光照强度，并将
各自检测到的太阳光照强度转换成对应的电信号，并从各自对应的信号通道
输出。
优选的，所述第一感光元件阵列和所述第二感光元件阵列均为光电二极
管阵列。
优选的，所述第一感光元件阵列和所述第二感光元件阵列均为光电三极
管阵列。
优选的，所述第一感光元件阵列和所述第二感光元件阵列呈L型分布。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开了一种车载太阳追踪器，包括：
中央控制器以及分别与该中央控制器连接的第一感光元件阵列和第二感光元
件阵列，第一感光元件阵列与车身中轴线垂直且包含多个感光元件，第二感
光元件阵列与车身中轴线平行且包含多个感光元件。中央控制器通过比较第
一感光元件阵列中各感光元件输出的太阳光照强度的差别，得到太阳光线在
水平方向的水平因子，通过比较第二感光元件阵列中各感光元件输出的太阳
光照强度的差别，得到太阳光线在垂直方向的垂直因子，然后从预存储的水
平因子、垂直因子和太阳位置信息的对应关系中，查找到对应的太阳位置信
息。由于查找到的太阳位置信息为太阳相对于车载太阳追踪器的位置信息，
而车载太阳追踪器相对于车身的位置信息，在该车载太阳追踪器安装完成后
即可获知，因此，车载终端根据中央控制器输出的太阳位置信息以及车载太
阳追踪器相对于车辆的位置信息即可得到太阳相对于车身的位置信息。相比
传统太阳追踪器，本发明采用感光元件阵列作为光照强度探测元件，具有响
应迅速、探测精度高的优势；与此同时，由于采用无机械转动装置，因此整
个装置体积小巧，结构简单；在整个计算过程中无需获取当地天文数据，且
能够实时感知车辆运行方向与太阳方位的相对变化，因此，本发明满足了太
阳追踪器在汽车中的使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实
施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面
描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不
付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种车载太阳追踪器的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种太阳位置分布图；
图3为本发明实施例公开的一种车载太阳追踪器相对于车身的安装位置
示意图；
图4为本发明实施例公开的一种车载太阳追踪器中光电二极管的分布示
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而
不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种车载太阳追踪器，以实现太阳追踪器在汽车中
的应用。
参见图1，本发明实施例公开的一种车载太阳追踪器的结构示意图，包括：
第一感光元件阵列11、第二感光元件阵列12和中央控制器13；
其中：
第一感光元件阵列11与车身中轴线垂直且包含多个感光元件，第一感光
元件阵列11中的各个感光元件用于检测太阳光照强度并输出；
第二感光元件阵列12与车身中轴线平行，且包含多个感光元件，第二感
光元件阵列12的各个感光元件用于检测太阳光照强度并输出；
中央控制器13分别与第一感光元件阵列11、第二感光元件阵列12和车载
终端14连接，用于获取第一感光元件阵列11输出的各个太阳光照强度，并通
过比较第一感光元件阵列11输出的各个太阳光照强度的差别，得到太阳光线
在水平方向的水平因子；获取第二感光元件阵列12输出的各个太阳光照强度，
并通过比较第二感光元件阵列12输出的各个太阳光照强度的差别，得到太阳
光线在垂直方向的垂直因子；然后利用所述水平因子和所述垂直因子从预存
储的水平因子、垂直因子和太阳位置信息的对应关系中，查找到对应的太阳
位置信息并输出至车载终端14。
其中，从对应关系中查找到的太阳位置信息为太阳相对于车载太阳追踪
器的位置信息，包括：垂直高度角和水平方位角。
需要说明的是，中央控制器13中预存储的水平因子、垂直因子和太阳位
置信息的对应关系可以通过标定方法得到，标定过程具体如下：
参见图2，本发明实施例公开的一种太阳位置分布图，横坐标为水平方位
角，纵坐标为垂直高度角，图2中每个方格表示太阳的一个位置，由于太阳位
置分布是以水平因子ηh和垂直因子ηv为变量的函数，即太阳位置函数
Possolar＝f(ηh,ηv)，因此，每标定一组方向因子(包括水平因子和垂直因子)，
就会得到一组方向因子与太阳位置的对应关系。如果将图2中太阳的所有位置
(水平方向-90°到90°，垂直方向0°到180°)都进行标定，则可以得到太
阳位置对应水平因子ηh和垂直因子ηv的分布图。标定的点越密集，得到的太
阳的位置数据越精确。
因此，在实际应用中，车载太阳追踪器根据两组感光元件阵列输出的太
阳光照强度得到太阳光线在水平方向的水平因子以及在垂直方向的垂直因
子，然后利用水平因子和垂直因子从预存储的水平因子、垂直因子和太阳位
置信息的对应关系中，查找得到太阳相对于车载太阳追踪器的位置信息。
本领域技术人员可以理解的是，当车载太阳追踪器安装在车身后，该车
载太阳追踪器相对于车身的位置即可获知。因此，当车载终端14获取到中央
控制器13输出的太阳位置信息后，就可以根据该太阳位置信息以及车载太阳
追踪器相对于车身的位置信息，计算得到太阳相对于车身的位置信息。
需要说明的是，车载太阳追踪器在车身中的安装方向与车身方向必须是
固定的，这样才能准确识别出太阳与车身的相对位置。
综上可以看出，本发明公开的车载太阳追踪器，通过实时比较太阳光照
强度在包含多个感光元件的第一感光元件阵列11中的差别，得到太阳光线的
水平因子，实时比较太阳光照强度在包含多个感光元件的第二感光元件阵列
12中的差别，得到太阳光线的垂直因子，然后从预存储的水平因子、垂直因
子和太阳位置信息的对应关系中，查找到太阳相对于车载太阳追踪器的位置
信息。这样，车载终端根据车载太阳追踪器相对于车辆的位置信息以及太阳
相对于车载太阳追踪器的位置信息即可以得到太阳相对于车身的位置信息。
相比传统太阳追踪器，本发明采用感光元件阵列作为光照强度探测元件，具
有响应迅速、探测精度高的优势；与此同时，由于采用无机械转动装置，因
此整个装置体积小巧，结构简单；在整个计算过程中无需获取当地天文数据，
且能够实时感知车辆运行方向与太阳方位的相对变化，因此，本发明满足了
太阳追踪器在汽车中的使用需求。
另外，相比传统太阳追踪器，本发明还可以同时得到太阳的水平方位角
和垂直方位角。
参见图3，本发明实施例公开的一种车载太阳追踪器相对于车身的安装
位置示意图，假设车载太阳追踪器中第一感光元件阵列11包括：第一感光元
件S1和第二感光元件S2，第二感光元件阵列12包括：第一感光元件S1和第三
感光元件S3，则车载太阳追踪器在车身中的安装位置可以为：安装位置1：前
挡风玻璃内侧上部；安装位置2：车顶天窗内侧；安装位置3：后挡风玻璃内
侧上部。
其中，车载太阳追踪器相对于车身的安装位置可以依据实际需要而定，
包括但不限于本发明示出的三个安装位置。
需要说明的是，为加强对太阳位置追踪的范围和精度，可以在一个车身
上布置多个车载太阳追踪器，各车载太阳追踪器之间相对独立，并由额外的
车载设备进行控制。
其中，上述实施例，当第一感光元件阵列11包括第一感光元件和第二感
光元件时，中央控制器13通过比较第一感光元件阵列11输出的各个太阳光
照强度的差别，得到太阳光线在水平方向的水平因子的过程包括：
将第一感光元件输出的太阳光照强度和第二感光元件输出的太阳光照强
度带入公式(1)计算得到太阳光线在水平方向的水平因子，公式(1)具体
如下：
式中，ηh为水平因子，Is1为所述第一感光元件输出的太阳光照强度，Is2
为所述第二感光元件输出的太阳光照强度。
当第二感光元件阵列12包括第一感光元件和第三感光元件时，中央控制
器13通过比较所述第二感光元件阵列输出的各个太阳光照强度的差别，得到
太阳光线在垂直方向的垂直因子的过程包括：
将第一感光元件输出的太阳光照强度和第三感光元件输出的太阳光照强
度带入公式(2)计算得到太阳光线在垂直方向的垂直因子，公式(2)具体
如下：
式中，ηv为垂直因子，Is1为所述第一感光元件输出的太阳光照强度，Is3
为所述第三感光元件输出的太阳光照强度。
需要说明的是，第一感光元件阵列11中的各个感光元件用于检测太阳光
照强度并输出的过程具体包括：
第一感光元件阵列11中的各个感光元件用于检测太阳光照强度，并将各
自检测到的太阳光照强度转换成对应的电信号，并从各自对应的信号通道输
出。
同理，第二感光元件阵列12中的各个感光元件用于检测太阳光照强度并
输出的过程具体包括：
第二感光元件阵列12中的各个感光元件用于检测太阳光照强度，并将各
自检测到的太阳光照强度转换成对应的电信号，并从各自对应的信号通道输
出。
优选的，第一感光元件阵列11和第二感光元件阵列12均为光电二极管阵
列，或是均为光电三极管阵列。
当然，第一感光元件阵列11和第二感光元件阵列12还可以为其它的具有
光线强度感知功能的电子元器件。
需要说明的是，第一感光元件阵列11和第二感光元件阵列12可以呈L型分
布。
举例说明，假设，第一感光元件阵列11包括：第一光电二极管L1和第二
光电二极管L2，第二感光元件阵列12包括：第一光电二极管L1和第三光电二
极管L3，则车载太阳追踪器中光电二极管的分布方式可参见图4。
可以看出，图4示出的实施例中，车载太阳追踪器包括3个呈L型分布的光
电二极管，当然，车载太阳追踪器也可以包括5个呈L型分布的光电二极管，
此时，第一感光元件阵列11包括3个光电二极管，第二感光元件阵列12包括3
个光电二极管。
需要说明的是，车载太阳追踪器包括呈L型分布的光电二极管的数量包括
但不局限于上述实施例中的3个或5个，还可以为更多个，例如，7个，具体依
据实际需要而定，本发明在此不做限定。
本领域技术人员可以理解的是，车载太阳追踪器内的包括的感光元件还
可以为呈矩形分布的4个感光元件，或是呈菱形分布的4个感光元件等。
需要说明的是，车载太阳追踪器内的包括呈矩形分布的感光元件的数量
包括但不局限于4个，同理，车载太阳追踪器内的包括呈菱形分布的感光元件
的数量包括但不局限于4个，具体依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语
仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求
或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术
语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而
使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且
还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或
者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存
在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都
是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用
本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易
见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，
在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，
而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。