[发明专利]适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法

说明书

本发明公开了一种适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法，包括：二维转台，跟踪辅助装置、控制器、安装平板和计算机。二维转台，跟踪辅助装置和控制器安装在安装平板上；二维转台用于装载探测器并使其指向太阳或月亮，跟踪辅助装置用于确定载具初始安装水平面的方位角和倾角，控制器用于采集跟踪辅助装置的图像数据，并传递给计算机，计算机用于分析图像数据，确定水平面倾斜角度和方位角度，然后通过控制器控制二维转台运动，使二维转台的方位和俯仰运动到达指定位置，控制器内含GPS。本发明的优点是：可实现载具的走航观测，无需精确初始位置安装，简单、方便，易于操作，提高大气测量水平。

技术领域

本发明涉及光学特性探测技术领域，特别涉及一种适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法。

背景技术

太阳和月亮的光度计或光谱仪是一种常用的监测大气气溶胶和云的光学特性的探测设备，这种设备常常要求稳定、长时间对准太阳和月亮，需要较高的对准和跟踪精度，因此，该种设备一般安装在固定不动的平台上，初始安装需要严格的水平面和初始方位定准。为实现长期精确跟踪，该种设备常常配有天体位置敏感器，当天体位于其指向5度范围时，根据天体敏感器调节器姿态，精确指向天体。而当有云遮挡等情况无法看见太阳和月亮时，则利用计算机程序跟踪。但由于人为安装的精度无法达到绝对的水平和方位0度，因此，根据计算机程序跟踪常常超出其太阳敏感期跟踪范围，无法达到对准太阳方位，导致数据无法使用。另外，对于车、船、飞机、气球(飞艇)等移动平台，由于车、船处于运动状态时的位置移动和摇摆，其安装初始水平和方位初始状态始终在运动中改变，初始位置不再为近似水平，初始方位也发生改变不为0，因此，常规的地面安装和跟踪程序无法适用于移动平台。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法，解决了现有技术中存在的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置，包括：二维转台，跟踪辅助装置、控制器、安装平板和计算机。

二维转台，跟踪辅助装置和控制器安装在安装平板上；

二维转台用于装载探测器如太阳(月亮)光度计等探测设备并使其指向太阳或月亮，跟踪辅助装置用于确定载具初始安装水平面的方位角和倾角，控制器用于采集跟踪辅助装置的图像数据，并传递给计算机，计算机用于分析图像数据，确定水平面倾斜角度和方位角度，然后通过控制器控制二维转台运动，使二维转台的方位和俯仰运动到达指定位置，控制器内含GPS。

进一步地，跟踪辅助装置包括：CMOS图像传感器，除湿和温控装置，全景鱼眼镜头，防水防尘光学玻璃罩，透气孔，封装箱，电源和数据线接口A和支架；

封装箱内安装CMOS图像传感器和除湿和温控装置；

CMOS图像传感器通过全景鱼眼镜头对太阳和月亮成像，图像下传给计算机，根据太阳或月亮在CMOS图像传感器上的像元位置确定太阳或月亮的位置(在安装面倾斜时的位置)，封装箱上表面开有水汽通过透气孔，并安装防止光学玻璃罩，除湿和温控装置用于控制封装箱内的温度和水汽，防止光学玻璃罩结露，影响仪器精度和寿命，水汽通过透气孔排走。电源和数据线接口A用于连接控制器进行电源和信号传送，支架上端固定封装箱，下端固定在安装平板上。

进一步地，二维转台包括：方位驱动装置，俯仰驱动装置，载物台，位置敏感器，密封框架，电源和数据线接口B和安装支架；俯仰驱动装置与载物台相连接，载物台与位置敏感器相连。俯仰驱动装置同时与密封框架相连，密封框架与方位驱动装置相连，并放置于安装支架上。电源和数据线接口B固定在方位驱动装置上，用于连接控制器进行电源和信号传送。

方位驱动装置用于驱动转台进行方位旋转，俯仰驱动装置用于驱动并带动载物台俯仰旋转，载物台用于安装探测器如太阳光度计、月亮光度计及类似光学传感器。电源和数据线接口B用于传输数据和供电。