基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统.pdf

本发明涉及基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统，包括用于收集太阳光的太阳光采集装置，与所述太阳光采集装置连接的北斗智能系统，所述北斗智能系统与用于太阳轨迹校准的太阳跟踪光学校准装置连接；所述北斗智能系统包括用于接收信号的天线、与所述天线连接的、用于实现太阳光采集地点实时定位的芯片，所述芯片与电子逻辑控制系统连接。本发明的优越效果在于：采用北斗智能系统定位，实现太阳光采集装置实时采集太阳光，通过太阳跟踪光学校准装置校准，实现对太阳轨迹的实时精确追踪，结构简单，操作简便。

权利要求书
1.  基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，包括用于收集太阳光的太阳光采集装置，与所述太阳光采集装置连接的北斗智能系统，所述北斗智能系统与用于太阳轨迹校准的太阳跟踪光学校准装置连接；所述北斗智能系统包括用于接收信号的天线、与所述天线连接的、用于实现太阳光采集地点实时定位的芯片，所述芯片与电子逻辑控制系统连接。

2.  根据权利要求1所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述芯片采用BD-1722芯片。

3.  根据权利要求1所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述电子逻辑控制系统采用基于C8051F020芯片的单片机控制系统。

4.  根据权利要求1所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述天线为北斗天线或GPS双频天线。

5.  根据权利要求1所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述太阳光采集装置包括具有框架结构的机座，机座上设有第二转轴和控制装置，所述第二转轴与支撑架连接，支撑架的顶部两端分别设有两个第一转轴，所述第一转轴分别与设有开口的筒状结构的阳光采集部的侧壁连接，阳光采集部内设有与光纤连接的采光透镜列阵、以及设有与控制装置连接的传感器，所述光纤设置在第一转轴和第二转轴的中空结构内部。

6.  根据权利要求5所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述第二转轴的外侧设有安装在所述机座上的保护盒。

7.  根据权利要求5所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述第一转轴与第二转轴垂直设置。

8.  根据权利要求5所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述阳光采集部的开口处设有面板。

9.  根据权利要求5所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述采光透镜列阵为正六边型。

10.  根据权利要求5所述的太阳轨迹跟踪系统，其特征在于，所述支撑架为U型结构。

说明书基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统
技术领域
本发明涉及太阳轨迹跟踪技术领域，具体涉及一种基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统。
背景技术
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使中国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。
随着煤炭、石油等自然资源的不断枯竭，人们对新能源的利用进行着不懈的探索，太阳光是地球万物能源之本，如何更好的利用太阳能成为人类共同面临的一个难题。因此能够实时跟踪太阳轨迹对太阳能的有效利用意义重大，研究一种采用北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统是十分必要的。
公开号为CN104238581A的中国专利公开了一种太阳自动跟踪系统，包括光电检测装置、跟踪装置和控制单元；其中，光电检测装置用于检测当前时刻天空中是否有太阳光，并将检测结果发送至所述控制单元；控制单元用于根据所述光电检测装置的检测结果和太阳运行轨迹数据来控制跟踪装置；跟踪装置包括反光镜和转向组件，所述转向组件能根据所述控制单元的指令调整所述反光镜的角度，用于将太阳光反射向指定位置或指定方向。其中，所述光电检测装置包括底板，在所述底板上第一光电池、第二光电池、第三光电池和第四光电池沿顺时针方向排列呈田字形。该太阳自动跟踪系统的光电检测装置结构复杂，制造工艺繁琐，不能满足人们的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统，包括用于收集太阳光的太阳光采集装置，与所述太阳光采集装置连接的北斗智能系统，所述北斗智能系统与用于太阳轨迹校准的太阳跟踪光学校准装置连接；所述北斗智能系统包括用于接收信号的天线、与所述天线连接的、用于实现太阳光采集地点实时定位的芯片，所述芯片与电子逻辑控制系统连接。
所述的技术方案优选为，所述芯片采用BD-1722芯片。
所述的技术方案优选为，所述电子逻辑控制系统采用基于C8051F020芯片的单片机控制系统。
所述的技术方案优选为，所述天线为北斗天线或GPS双频天线。
所述的技术方案优选为，所述太阳光采集装置包括具有框架结构的机座，机座上设有第二转轴和控制装置，所述第二转轴与支撑架连接，支撑架的顶部两端分别设有两个第一转轴，所述第一转轴分别与设有开口的筒状结构的阳光采集部的侧壁连接，阳光采集部内设有与光纤连接的采光透镜列阵、以及设有与控制装置连接的传感器，所述光纤设置在第一转轴和第二转轴的中空结构内部。
所述的技术方案优选为，所述第二转轴的外侧设有安装在所述机座上的保护盒。
所述的技术方案优选为，所述第一转轴与第二转轴垂直设置。
所述的技术方案优选为，所述阳光采集部的开口处设有面板。
所述的技术方案优选为，所述采光透镜列阵为正六边型。
所述的技术方案优选为，所述支撑架为U型结构。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：采用北斗智能系统定位，实现太阳光采集装置实时采集太阳光，通过太阳跟踪光学校准装置校准，实现对太阳轨迹的实时精确追踪，结构简单，操作简便。
附图说明
图1为本发明基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统的结构示意图；
图2为图1中太阳光采集装置的结构示意图。
附图标识如下：
1-北斗智能系统、11-天线、12-芯片、13-电子逻辑控制系统、2-太阳光采集装置、21-机座、22-保护盒、23-第一转轴、24-面板、25-位置传感器、26-阳光采集部、27-采光透镜列阵、28-支撑架、29-第二转轴、3-太阳跟踪光学校准装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如附图1、2所示，本发明所述基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统，包括用于收集太阳光的太阳光采集装置2，与所述太阳光采集装置2连接的北斗智能系统1，所述北斗智能系统1与用于太阳轨迹校准的太阳跟踪光学校准装置3连接；所述北斗智能系统1包括用于接收信号的天线11、与所述天线11连接的、用于实现太阳光采集地点实时定位的芯片12，所述芯片12与电子逻辑控制系统13连接。所述芯片12采用BD-1722芯片，所述电子逻辑控制系统13采用基于C8051F020芯片的单片机控制系统。所述天线11为北斗天线或GPS双频天线。
所述太阳光采集装置2包括具有框架结构的机座21，机座21上设有第二转轴29和控制装置，所述第二转轴29与支撑架28连接，支撑架28的顶部两端分别设有两个第一转轴23，所述第一转轴23分别与设有开口的筒状结构的阳光采集部26的侧壁连接，阳光采集部26内设有与光纤连接的采光透镜列阵27、以及设有与控制装置连接的位置传感器25，所述光纤设置在第一转轴23和第二转轴29的中空结构内部。所述第二转轴29的外侧设有安装在所述机座21上的保护盒22。所述第一转轴23与第二转轴29垂直设置。所述阳光采集部26的开口处设有面板24，所述面板24采用透明玻璃材料制成。所述采光透镜列阵27为正六边型，所述支撑架28为U型结构。所述阳光采集部26包括由玻璃凸透镜或菲涅尔透镜构成的采光透镜列阵27，采光透镜列阵27的每个透镜对应一根导光光纤，光纤为塑料光纤，光纤接收端顶点位于各阵列透镜焦点处。所述第一转轴23用于调整采光透镜列阵27的俯仰角度，所述第二转轴29为中空结构，通过控制第一转轴23、第二转轴29转动使采光透镜列阵27随时对准太阳。
本发明基于北斗卫星导航系统的太阳轨迹跟踪系统的工作原理是，通过北斗智能系统1实现太阳光采集地点的实时定位，获取时间与地理经纬信息，然后根据太阳轨迹理论模型，所述太阳轨迹理论模型会根据一年四季中不同时段的太阳轨迹变化，从而保证一天当中均能准确跟踪太阳轨迹。通过电子逻辑控制系统13获取实时的太阳高度角与方位角，最终通过太阳光采集装置2的第一转轴23、第二转轴29的运动，实现对太阳轨迹的实时跟踪；进一步地，通过太阳跟踪光学校准装置3对第一转轴23、第二转轴29的位置进行调整，实现对太阳轨迹精确追踪。
在具体操作时，所述芯片12通过天线11与北斗卫星导航系统连接，确定采光地点的地理经纬度和实时的格林威治时间，并传入电子逻辑控制系统13内；所述电子逻辑控制系统13根据接收到的数据及太阳轨迹理论模型确定太阳实时位置，然后控制太阳光采集装置2对太阳轨迹进行跟踪。由于所述太阳跟踪光学校准装置3与电子逻辑控制系统13连接，当太阳光采集装置2需要位置校准时，通过太阳跟踪光学校准装置3对太阳轨迹跟踪过程进行位置调整。所述太阳跟踪光学校准装置3为现有技术。所述太阳轨迹理论模型参见《气象辐射观测方法》130 页-131页，中国气象局编订，气象出版社，1996年9月。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。