[發明專利]一種基于超寬帶技術的定日鏡定位系統及其定位方法

在審

• 申請號: 201710598603.X
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107505593A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 薛晨光;劉恒;陸鈞
• 申請（專利權）人: 中海陽能源集團股份有限公司
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06;G05D3/12;H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙)11265
• 代理人: 王震秀

技術領域

本發明屬于太陽能熱發電裝置之定日鏡定位技術領域，尤其是一種基于超寬帶技術的定日鏡定位系統及其定位方法。

背景技術

目前的太陽能聚光集熱系統多種多樣，主要有槽式、塔式、蝶式和菲涅爾式四種；塔式太陽能熱發電是利用獨立跟蹤的定日鏡，將太陽光反射到固定在塔頂部的吸熱器上，加熱里面的工質并與水換熱后產生過熱蒸汽，推動汽輪機組發電；塔的周圍一般布置成百數千的定日反射鏡，不僅數量多，而且占地面積大；

定日鏡將太陽光反射至集熱器上，定日鏡安裝完成后，為了判斷其跟蹤精度是否滿足，即能否將太陽光準確的反射到集熱器表面的指定目標點；同時又由于定日鏡的傳動裝置存在機械誤差，所以更有必要對定日鏡的跟蹤角度進行定位校正；

傳統的校驗方法如下：控制系統根據太陽位置、目標點坐標和定日鏡坐標控制定日鏡將太陽光反射到安裝于吸熱塔的白板上的目標點，采用相機拍攝白板上的光斑圖像，通過圖像處理系統對光斑圖像進行處理，得到光斑中心點坐標，并與目標點坐標比較，計算定日鏡的轉動偏差進行校驗，但是該方法存在許多缺陷，例如：

吸熱塔上可以進行校驗的白板數量是有限的，一般為1-4塊，每塊白板同一時刻只允許1面定日鏡進行校驗，鏡場中需要校驗的定日鏡數量為成千上萬面，校驗周期很長，甚至達到幾個月，校驗結果的時效性變差；

傳統的定日鏡定位方法，例如申請號為201110319467.9的發明專利，包括中央接收器，定日鏡，二維伺服系統平臺，CCD探測器，激光測距裝置，主控制器，閃爍發光體，全反射棱鏡，該發明在實際應用過程中采用的就是傳統的光斑定位調整法，該調整方式周期長、缺少三點平面對比的超速度校驗，校驗結果的時效性極差，而且設備控制復雜，涉及諸多算法調整，不利于后期的維護與操作。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于超寬帶技術的定日鏡定位系統及其定位方法，該系統通過超寬帶定位技術的引用，采用全新的、與傳統定位技術有極大差異的新的定位技術，利用事先布置好的已知位置的節點，與新加入的電子標簽節點進行通訊，并利用三角定位或者“指紋”定位方式來確定待測物的位置，高效、及時、準確，維護方便。

一種基于超寬帶技術的定日鏡定位系統及其定位方法，其中：

一種基于超寬帶技術的定日鏡定位系統，包括：定位基站、電子標簽和數據分析系統；

進一步的，所述定位基站的數量根據塔式鏡場中電站定日鏡數量確定，在鏡場四周每隔100米設置一個定位基站；所述定位基站用于接收電子標簽發送的UWB脈沖信號；

作為一種舉例說明，所述電站定日鏡數量由電站的設計容量和每面定日鏡的面積共同決定；

進一步的，所述電子標簽的數量為定日鏡數量的三倍，具體的，鏡場中的每個定日鏡上安裝有3個電子標簽，這3個電子標簽呈三角形排布，同時確保這3個電子標簽構成的三角平面與定日鏡面平行；所述電子標簽可以發送UWB脈沖信號；

進一步的，所述數據分析系統采用計算機控制系統，內置有超寬帶定位分析軟件；所述超寬帶定位分析軟件用于分析、調整定日鏡的角度位置；

作為一種舉例說明，所述計算機控制系統采用工業計算機作為控制主體；

一種基于超寬帶技術的定日鏡定位方法，步驟如下：

首先，由位于定日鏡上的電子標簽主動發送UWB脈沖信號，每個電子標簽都有自己的編號，已提前存入超寬帶定位分析軟件；

其次，針對不同位置的定日鏡，由提前劃片設定的4個定位基站接收此區域定日鏡的電子標簽發送的脈沖信號；

然后，定位基站將接收到的UWB脈沖信號通過無線網ZigBee技術傳送到數據分析系統里；

再次，數據分析系統根據定位基站發送來的脈沖信號，計算定位電子標簽的具體位置，由于每個定日鏡上的電子標簽所構成的平面與定日鏡面平行，所以系統可以推算出定日鏡此時的位置角度；

最后，系統通過計算出的實際位置對比定日鏡的目標位置，做出操作決策，最終達到校正定日鏡角度位置的目的。

本發明依據的設計原理是：

超寬帶通信不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據，因此具有GHz量級的帶寬；由于超寬帶定位技術具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點，所以采用超寬帶定位技術的前景相當廣闊；

有益效果：