[發明專利]一種光誘LED矩形集魚燈照度建模方法

在審

• 申請號: 202010098614.3
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111414673A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 李非;朱清澄;花傳祥;張衍棟
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發明公開了一種光誘LED矩形集魚燈照度建模方法，包括如下步驟：確定模型建立參數；計算任意相鄰兩燈珠間的橫向距離和縱向距離；建立燈珠和光接收面內各要素的空間關系；建立單顆燈珠對光接收面內任意點的照度方程；建立集魚燈對光接收面的照度模型。可擬合集魚燈在不同參數配置下光接收面的光場照度分布，優化漁船上LED集魚燈的安裝配置。

技術領域

本發明屬于光誘漁業技術領域，特別涉及一種基于點光源疊加法的LED矩形集魚燈照度模型建立方法。

背景技術

目前，如何合理控制并解決集魚燈功率惡性競爭、配置參數不標準、成本高等問題一直是國內外關注的重點。根據目標魚種集群照度要求，調整漁船上集魚燈配備功率(如數量)和配置參數(如安裝傾角、高度、間距等)是最直接的方式。目前大多魚類的集群照度條件已由試驗獲知，因此解決問題的關鍵是要充分了解集魚燈在不同配置參數下的光場照度分布及特性。海上照度測定試驗操作困難，易受海洋環境狀況影響，數據可信度低，無法獲悉整個光場內任意位置處的照度值，更不能頻繁測試不同情況的試驗參數，且耗費成本高。相比而言，利用理論模型分析集魚燈照度分布特性，進而優化其配置參數更為方便，但現有照度建模方法不能完全適用于LED集魚燈，無法達到較好的照度擬合效果。因此，亟需一種用于探究LED集魚燈在不同配置參數下照度分布和特性的照度模型建立方法。

由于漁撈裝備不斷升級，現有技術中公開的方法無法完全滿足對LED集魚燈的照度建模需求，各方法的缺點如下：

1)點光源法：狹義的點光源法適用于光學各向同性光源，更適合早期漁船上集魚燈個數較少的情況，對配有大量集魚燈的現代漁船適用性較低；

2)線光源法：適合小型漁船，現代漁船船體大幅加寬，左、右兩舷燈列間距較遠，將兩排燈列視為一條發光帶誤差較大；

3)面光源法：大多類集魚燈外形不規則，結構復雜，尤其是發光部位，積分計算困難；

4)經驗公式：利用實測數據基于回歸方法獲得的計算公式，需要滿足一定的適用條件，誤差可能較大；

5)疊加法：更適用于金屬鹵素燈，但未考慮集魚燈的有效發光區域，即被照面上的某位置只能接收到集魚燈部分面投射的光，而非其整個發光面，且有效發光面大小會隨被照點位置變動而不同；

6)球面光源法：更適用于球形或近球形且各向同性的發光體，如白熾燈。

發明內容

本發明提供一種光誘LED矩形集魚燈照度建模方法，可擬合集魚燈在不同參數配置下光接收面的光場照度分布，優化漁船上LED集魚燈的安裝配置。

本發明的目的是這樣實現的：一種光誘LED矩形集魚燈照度建模方法，包括如下步驟：

S1、確定模型參數，根據集魚燈外形尺寸和燈珠排布情況，計算任意相鄰兩列燈珠的橫向間距d和任意相鄰兩行燈珠的縱向間距f；

S2、建立模型坐標系，依據漁船上LED集魚燈架設方式，建立空間直角坐標系，并建立集魚燈中LED燈珠和光接收面間的聯系；

S3、建立照度模型；

在步驟S3中，非理想朗伯型LED光源發光強度分布是散射角θ的余弦函數，由下式光強分布函數確定：

I_θ＝I₀·cos^mθ (1)

式(1)中：θ為某已知LED燈珠光軸的發光角度，I_θ為該燈珠在θ方向的發光強度，I₀為燈珠在光軸方向的發光強度；

另，m為與LED芯片有關的郎伯系數，由下式(2)計算：