[發明專利]基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統及方法

有效

• 申請號: 201810462116.5
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108469845B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 王安娜;楊陽
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發明公開了基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統及方法，所述基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統包括檢測控制裝置和機械執行裝置；所述檢測控制裝置包括電池板電子陀螺儀MPU、北斗定位芯片、車輛電子陀螺儀MPU、雨水傳感器、時鐘模塊和RISC處理器模塊；所述機械執行裝置包括自旋平臺、兩連桿俯仰機構、太陽能電池托板和車架。本發明可用于形如車載船載使用的移動場景，亦可用于固定位置跟蹤的靜止場景，還可用于移動和靜止交替出現的場景，無需進行任何額外切換操作，基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統可自動識別判斷場景，切換不同跟蹤模式。

技術領域

本發明涉及太陽位置跟蹤器技術領域，具體是一種基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統及方法。

背景技術

研究表明在相同條件下，太陽自動跟蹤設備要比不跟蹤設備的能量接收率高37.7％。因此，實現太陽跟蹤可以顯著提高太陽能利用效率。

為了實現對太陽的自動跟蹤，使太陽光線垂直照射太陽能電池板或太陽能聚光器，現有技術方案有三種：光電式跟蹤、太陽運動軌跡跟蹤和混合跟蹤。光電跟蹤是通過光敏器件來檢測太陽的位置變化，實現自動跟蹤太陽。太陽運動軌跡跟蹤是依據太陽運行的天文規律，通過結合觀測地點的經緯度信息和當前時間來確定太陽的位置。混合跟蹤則是將前兩者結合在一起，使用特定邏輯，在兩種跟蹤控制方法之間進行切換。

本文所述“可移動式太陽跟蹤”是指：系統在運動載體上完成對太陽的實時跟蹤。現有技術中，光電式跟蹤雖可以應用在移動載體中，但光敏元件易受云層、灰塵、水汽等遮擋物和工作環境中雜散光線的影響，此方案系統抗干擾性較差，實際使用不理想。太陽運動軌跡跟蹤雖對工作環境要求低、抗干擾性好，但該方法以當前日期時間為輸入，采用查表法，獲得固定參數驅動電機執行跟蹤，無任何環境感知能力，不具備可移動性。除此之外，現有跟蹤器及跟蹤方法，未對運動環境所帶來的隨機擾動進行研究，比如移動車載使用時，車輛拐彎轉向會對電池板方位角和航偏角造成極大的擾動，此類擾動往往隨機性強，幅度大，嚴重影響系統跟蹤效果，導致跟蹤失敗。因此，發明一種新型太陽跟蹤器十分必要，以解決現有跟蹤器抗干擾性差和移動性差兩大問題。

發明內容

為解決現有技術方案抗干擾性差和無法應對移動場景兩大問題，本發明提供了一種基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統及方法。本發明采用的技術手段如下：

一種基于北斗的可移動式太陽跟蹤系統，包括檢測控制裝置和機械執行裝置；

所述檢測控制裝置包括電池板電子陀螺儀MPU、北斗定位芯片、車輛電子陀螺儀MPU、雨水傳感器、時鐘模塊和RISC處理器模塊；

所述機械執行裝置包括自旋平臺、兩連桿俯仰機構、太陽能電池托板和車架；

所述自旋平臺與所述車架同軸并通過不銹鋼轉盤軸承器與所述車架上端連接，所述車架上設有第一步進電機，所述第一步進電機的輸出端通過主動輪與所述不銹鋼轉盤軸承器齒輪嚙合連接；

所述兩連桿俯仰機構包括絲桿導軌，所述絲桿導軌的一端與第二步進電機的輸出端連接，所述絲桿導軌的另一端與絲杠連接板轉動連接，所述第二步進電機和所述絲杠連接板均與所述自旋平臺上端連接，所述絲杠連接板的上端與太陽能電池托板的一端鉸接，所述絲桿導軌上套接有可沿所述絲桿導軌移動的第一連桿，所述第一連桿的上端與第二連桿的一端鉸接，所述第二連桿的另一端與所述太陽能電池托板的側壁中段鉸接，所述太陽能電池托板的上端設有太陽能電池板，所述太陽能電池托板的下端設有電池板電子陀螺儀MPU，所述車架尾部上端設有雨水傳感器，所述車架上設有所述北斗定位芯片、所述車輛電子陀螺儀MPU、所述RISC處理器模塊和所述時鐘模塊。

所述主動輪與所述不銹鋼轉盤軸承器的傳動比為8:1。

所述太陽能電池托板的側壁設有止擋柱，所述太陽能電池托板內具有井字形支架。