[发明专利]一种基于超宽带技术的定日镜定位系统及其定位方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热发电装置之定日镜定位技术领域，尤其是一种基于超宽带技术的定日镜定位系统及其定位方法。

背景技术

目前的太阳能聚光集热系统多种多样，主要有槽式、塔式、蝶式和菲涅尔式四种；塔式太阳能热发电是利用独立跟踪的定日镜，将太阳光反射到固定在塔顶部的吸热器上，加热里面的工质并与水换热后产生过热蒸汽，推动汽轮机组发电；塔的周围一般布置成百数千的定日反射镜，不仅数量多，而且占地面积大；

定日镜将太阳光反射至集热器上，定日镜安装完成后，为了判断其跟踪精度是否满足，即能否将太阳光准确的反射到集热器表面的指定目标点；同时又由于定日镜的传动装置存在机械误差，所以更有必要对定日镜的跟踪角度进行定位校正；

传统的校验方法如下：控制系统根据太阳位置、目标点坐标和定日镜坐标控制定日镜将太阳光反射到安装于吸热塔的白板上的目标点，采用相机拍摄白板上的光斑图像，通过图像处理系统对光斑图像进行处理，得到光斑中心点坐标，并与目标点坐标比较，计算定日镜的转动偏差进行校验，但是该方法存在许多缺陷，例如：

吸热塔上可以进行校验的白板数量是有限的，一般为1-4块，每块白板同一时刻只允许1面定日镜进行校验，镜场中需要校验的定日镜数量为成千上万面，校验周期很长，甚至达到几个月，校验结果的时效性变差；

传统的定日镜定位方法，例如申请号为201110319467.9的发明专利，包括中央接收器，定日镜，二维伺服系统平台，CCD探测器，激光测距装置，主控制器，闪烁发光体，全反射棱镜，该发明在实际应用过程中采用的就是传统的光斑定位调整法，该调整方式周期长、缺少三点平面对比的超速度校验，校验结果的时效性极差，而且设备控制复杂，涉及诸多算法调整，不利于后期的维护与操作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于超宽带技术的定日镜定位系统及其定位方法，该系统通过超宽带定位技术的引用，采用全新的、与传统定位技术有极大差异的新的定位技术，利用事先布置好的已知位置的节点，与新加入的电子标签节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定待测物的位置，高效、及时、准确，维护方便。

一种基于超宽带技术的定日镜定位系统及其定位方法，其中：

一种基于超宽带技术的定日镜定位系统，包括：定位基站、电子标签和数据分析系统；

进一步的，所述定位基站的数量根据塔式镜场中电站定日镜数量确定，在镜场四周每隔100米设置一个定位基站；所述定位基站用于接收电子标签发送的UWB脉冲信号；

作为一种举例说明，所述电站定日镜数量由电站的设计容量和每面定日镜的面积共同决定；

进一步的，所述电子标签的数量为定日镜数量的三倍，具体的，镜场中的每个定日镜上安装有3个电子标签，这3个电子标签呈三角形排布，同时确保这3个电子标签构成的三角平面与定日镜面平行；所述电子标签可以发送UWB脉冲信号；

进一步的，所述数据分析系统采用计算机控制系统，内置有超宽带定位分析软件；所述超宽带定位分析软件用于分析、调整定日镜的角度位置；

作为一种举例说明，所述计算机控制系统采用工业计算机作为控制主体；

一种基于超宽带技术的定日镜定位方法，步骤如下：

首先，由位于定日镜上的电子标签主动发送UWB脉冲信号，每个电子标签都有自己的编号，已提前存入超宽带定位分析软件；

其次，针对不同位置的定日镜，由提前划片设定的4个定位基站接收此区域定日镜的电子标签发送的脉冲信号；

然后，定位基站将接收到的UWB脉冲信号通过无线网ZigBee技术传送到数据分析系统里；

再次，数据分析系统根据定位基站发送来的脉冲信号，计算定位电子标签的具体位置，由于每个定日镜上的电子标签所构成的平面与定日镜面平行，所以系统可以推算出定日镜此时的位置角度；

最后，系统通过计算出的实际位置对比定日镜的目标位置，做出操作决策，最终达到校正定日镜角度位置的目的。

本发明依据的设计原理是：

超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz量级的带宽；由于超宽带定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，所以采用超宽带定位技术的前景相当广阔；

有益效果：