[发明专利]基于观测数据的B样条拼接模型地表太阳形状建模方法

说明书

本发明公开了一种基于观测数据的B样条拼接模型地表太阳形状建模方法，该方法首先使用三次B样条函数最小二乘拟合德国宇航中心CSR＝5％观测数据构建光盘太阳形状解析模型，然后使用Buie指数模型作为光晕太阳形状解析模型，最后将光盘和光晕太阳形状拼接得到B样条拼接模型，基于反函数与原函数的复合是恒等函数原理，使用三次B样条函数对模型进行CSR校准对齐。该方法建立的地表太阳形状解析模型具有模型简单、辐射能可解析积分、拟合精度高的优点。并且CSR对齐操作保证了模型使用阶段的CSR对齐。该发明在光热太阳能仿真领域具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电领域，具体地说，涉及一种基于真实太阳光强分布观测数据建立一个解析的地表太阳形状模型的方法。

背景技术

在太阳能光热发电系统仿真领域，用于描述太阳光强分布的太阳形状是辐射能密度分布仿真的主要影响因素之一，直接影响了仿真的准确性。因此，构建与真实太阳光强分布相符的太阳形状模型对准确仿真至关重要。根据是否考虑太阳光晕光强分布，太阳形状分为地外太阳形状和地表太阳形状两类。与地外太阳形状相比，基于地表观测数据建立的地表太阳形状模型更符合真实太阳光强分布的模型。但是，常见的地表太阳形状模型在模型上通常不连续，且其辐射能难以解析积分，如Buie模型。此外，在该类模型中，光晕能量占太阳总发射能量的百分比，即光晕辐照度占比(Circumsolar Ratio，简称CSR)是一个重要参数，但目前的地表太阳模型的CSR无法对齐，模型输入CSR通常与根据模型计算CSR不相等。上述问题使得目前的地表太阳形状模型的拟合精度仍然有待提高。针对这些问题，本文对地表太阳形状建模方法进行了一系列研究。

考虑现有模型缺点，本发明将要解决现有模型复杂、辐射能无法解析积分、拟合精度低和CSR无法对齐的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对目前地表太阳形状模型复杂、辐射能无法解析积分、拟合精度不高和CSR无法对齐的问题，提出一种基于观测数据的B样条拼接模型地表太阳形状建模方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于观测数据的B样条拼接模型地表太阳形状建模方法，包括以下步骤：

步骤(1)，对于光盘部分，使用三次B样条函数对DLR CSR 5％光盘部分数据进行最小二乘拟合，得到光盘部分的太阳形状解析模型；

步骤(2)，对于光晕部分，使用Buie指数分布函数，得到光晕部分的太阳形状解析模型；

步骤(3)，使用步骤(1)和(2)得到的解析模型，基于原函数与反函数的复合为恒等函数原理，使用三次B样条函数进行CSR对齐。

进一步地，步骤(1)中使用B样条函数对DLR CSR＝5％光盘部分数据进行最小二乘拟合。

进一步地，使用节点向量生成方法，节点向量为：

u₀，u₁，...，u_d，u_d+1，...，u_n，u_n+1，...，u_n+d+1

其中，u₀＝u₁＝...＝u_d＝θ₀，u_n+1＝...＝u_n+d+1＝θ_s；

其他部分的节点由以下公式生成：

u_d+j＝(1-α)θ_i-1+αθ_i，j＝1，...，n-d

这里，[jp]代表不大于jp的最大整数。