[發明專利]一種基于太陽方位的全天空成像儀標定方法

有效

• 申請號: 201910114490.0
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN109738973B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 白帆;倪杭飛;李偉;曾明;胡中;劉文闖
• 申請（專利權）人: 浙江中控太陽能技術有限公司
• 主分類號: G01W1/18
• 分類號: G01W1/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于太陽方位的全天空成像儀標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：固定安裝所述全天空成像儀,并記錄所述全天空成像儀的經緯度；

S2：所述全天空成像儀采集獲取多張第一地基云圖，并記錄每張所述第一地基云圖的拍攝時間；

S3：圖像識別獲取所述第一地基云圖中的太陽質心坐標；

S4：根據所述拍攝時間和所述經緯度，計算太陽的太陽高度角Hs和第一太陽方位角As；

S5：根據所述太陽質心坐標、所述太陽高度角Hs和所述第一太陽方位角As，進行所述全天空成像儀的模型參數擬合，以完成所述全天空成像儀的標定；其中，

所述步驟S5包括以下步驟：

S51：根據多張所述第一地基云圖對應的所述太陽質心坐標，計算每張所述第一地基云圖對應的太陽質心點到所述第一地基云圖的圖像中心的距離Dx，并計算每張所述第一地基云圖圖像中的所述太陽的第二太陽方位角Ag；

S52：根據多張所述第一地基云圖對應的所述第一太陽方位角As和所述第二太陽方位角Ag，擬合得到所述全天空成像儀的方位角偏差參數a₀，滿足模型：

As＝Ag+a₀；

S53：根據多張所述第一地基云圖對應的所述太陽高度角Hs與所述距離Dx，擬合得到所述全天空成像儀的多項式參數b₁、b₂、b₃，滿足模型：

Dx＝b₁×Hs+b₂×Hs²+b₃×Hs³；

所述步驟S3包括以下步驟：

S31：將所述第一地基云圖轉換為HSV色彩空間的第二地基云圖；

S32：對所述第二地基云圖進行空間分層，獲取所述第二地基云圖的V層圖像；

S33：對所述V層圖像進行閾值為R的二值化處理，計算所述V層圖像中亮度最高的區域的第一圖像面積S，所述二值化處理的閾值R初始設置為254；

S34：對所述V層圖像進行閾值為R’的二值化處理，計算所述V層圖像中亮度最高的區域的第二圖像面積S′，其中，R’＝R-1；

S35：根據所述第一圖像面積S和所述第二圖像面積S′，計算所述亮度最高的區域的面積變化比率值r：

r＝|(S′-S)/S|；

S36：判斷所述第一地基云圖中的太陽區域：

若所述R大于等于200且所述r大于0.1，則將所述第二圖像面積S′的值賦給所述第一圖像面積S，將所述R’的值賦給所述R，執行所述步驟S34至S36；

若所述r小于等于0.1，則認為所述亮度最高的區域為所述太陽區域，并計算所述太陽區域的質心點坐標，即為所述太陽質心坐標,并選取下一張所述第一地基云圖進行所述步驟S31至S36，直至所有所述第一地基云圖完成所述圖像識別；

若所述R小于200且所述r大于0.1，則認為當前太陽被云遮擋，當前的所述第一地基云圖無法準確計算所述太陽質心坐標，選取下一張所述第一地基云圖進行所述步驟S31至S36，直至所有所述第一地基云圖完成所述圖像識別。

2.根據權利要求1所述的基于太陽方位的全天空成像儀標定方法，其特征在于，所述步驟S4包括以下步驟：

S41：記所述經緯度的經度為Φ，東經為負，西經為正；記所述經緯度的緯度為北緯為正，南緯為負；

S42：記所述拍攝時間為NF年M月D日S時F分，計算所述太陽的日角θ：θ＝2π(N-1)/365，式中，N為所述拍攝時間距離當年1月1日的天數；

S43：根據所述太陽的日角θ，計算所述太陽的太陽赤緯值δ：

δ＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ-0.1712sin3θ-0.758cosθ+0.3656cos2θ+0.0201cos3θ

S44：根據所述太陽的日角θ，計算所述太陽的真太陽時偏差值Eq：

Eq＝0.0028-1.9857sinθ+9.9059sin2θ-7.0924cosθ-0.6882cos2θ；

S45：根據所述經度Φ、所述拍攝時間和所述真太陽時偏差值Eq，計算所述太陽的真太陽時TT：

TT＝S+F/60+(Φ-120)/15+Eq/60；

S46：根據所述真太陽時TT，計算所述太陽的太陽時角t：

t＝(TT-12)×5；

S47：根據所述緯度所述太陽赤緯值δ和所述太陽時角t，計算所述太陽高度角Hs：

S48：根據所述緯度所述太陽赤緯值δ和所述太陽高度角Hs，計算所述第一太陽方位角As：