[發(fā)明專利]一種太陽影子定位系統(tǒng)及其定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710005301.7
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN106895837B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝輝;劉豪;賀成強;史銘偉
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶三峽學(xué)院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發(fā)明公開了一種太陽影子定位系統(tǒng)，包括單片機、影長測量裝置、光照方向信號采集裝置、數(shù)據(jù)庫和LCD顯示器；光照方向信號采集裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至單片機，影長測量裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至單片機，影長測量裝置包括步進電機和光敏電阻；光敏電阻設(shè)置在豎桿上；豎桿與步進電機轉(zhuǎn)子固定連接，單片機連接至數(shù)據(jù)庫，單片機還連接至LED顯示器。本發(fā)明通過太陽照射后產(chǎn)生的影子進行精確定位，通過分析其內(nèi)在空間幾何關(guān)系，建立經(jīng)緯度與影子長度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，利用優(yōu)化算法可以找出經(jīng)緯度，不需要向太空發(fā)射衛(wèi)星，適用于無網(wǎng)絡(luò)不方便進行衛(wèi)星導(dǎo)航的人群，如野外勘探、旅游等方面，比GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有更好的性價比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定位裝置，具體是一種太陽影子定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當今社會實現(xiàn)定位，主要依賴衛(wèi)星導(dǎo)航。而導(dǎo)航精度則依賴于衛(wèi)星的個數(shù)，以及衛(wèi)星探測的精度。GPS導(dǎo)航定位常常受到地區(qū)的限制，在一些地區(qū)由于信號的問題常常出現(xiàn)找不到信號的情況，而且GPS導(dǎo)航需要配備電池，一旦遇到?jīng)]有電量的時候就無能為力；并且在使用衛(wèi)星導(dǎo)航的過程中，當?shù)竭_一個新的地方，找不到方向，沒有路標，也沒有定位儀和指南針，就很難確定自己的所在的方向經(jīng)緯坐標；而自然界方位最忠實的向?qū)В褪穷^頂?shù)奶枴１热缯f，早晨6時，太陽從東方升起，一切物體的陰影都倒向西方；到中午12時,太陽位于正南，影子便指向北方；到下午6時,太陽到正西影子則指向東方。因此,可用太陽和物體的陰影概略地測定方向。知道太陽是由東向西移，而影子則是由西向東移。同樣地，人們也可以通過影子的長度和所在方向，判斷所處的位置和時間。如果我們能夠利用好太陽光定位，那么在定位方面將會有巨大的突破，它可以取代傳統(tǒng)的GPS定位，不需要向太空發(fā)射衛(wèi)星，將省出一大部分開支用于其他的國民建設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種太陽影子定位系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種太陽影子定位系統(tǒng)，包括單片機、影長測量裝置、光照方向信號采集裝置、數(shù)據(jù)庫和LCD顯示器；所述光照方向信號采集裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至單片機，所述影長測量裝置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至單片機，影長測量裝置包括步進電機和光敏電阻；光敏電阻設(shè)置在豎桿上；所述豎桿與步進電機轉(zhuǎn)子固定連接，所述單片機連接至數(shù)據(jù)庫，單片機還連接至LED顯示器。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述光敏電阻具有圓環(huán)結(jié)構(gòu)，光敏電阻底面設(shè)置在基材上，基材也具有圓環(huán)結(jié)構(gòu)，基材的形狀與光敏電阻形狀相一致，基材連接至豎桿。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述光敏電阻底面通過熱干膠粘接在基材上。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲有幾十年內(nèi)某個時間下的影長對應(yīng)的經(jīng)緯度以地圖的數(shù)據(jù)庫。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述基材的內(nèi)圈通過熱干膠固定在豎桿上。

一種太陽影子定位系統(tǒng)的定位方法，其主要步驟如下：

第一步：通過光照方向信號采集裝置采集到光線位置，并將光線位置通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送給單片機；采用線性圓形光敏電阻圍繞豎桿上端頂部，并利用上端高精度的線性光敏電阻進行影子信號的采集，將光線位置作為信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送給單片機；

第二步：單片機根據(jù)方向信號采集裝置采集到光線位置，調(diào)整影長測量裝置旋轉(zhuǎn)至光線入射的補角方向，由于光敏電阻在光照射下會出現(xiàn)電壓信號，而此時我們可以通過單片機檢測出電壓信號，根據(jù)線性光敏電阻上的電壓值可以求出線性光敏電阻對應(yīng)于光照下產(chǎn)生電壓信號的電阻長度，繼而測得影長；將測量后的影長信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器再次送入單片機；

第三步：單片機根據(jù)影長測量裝置傳送的影長數(shù)據(jù)，通過改進的遺傳算法將影長數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并調(diào)用其對應(yīng)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫內(nèi)的經(jīng)緯數(shù)據(jù)；之后單片機通過比對計算后的經(jīng)緯數(shù)據(jù)和調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)的經(jīng)緯度位置的數(shù)據(jù)，將經(jīng)緯度位置顯示在LCD屏幕上，實現(xiàn)導(dǎo)航定位。