[发明专利]一种时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法

说明书

本发明公开了一种时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法，涉及太阳能路灯技术领域。该时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法，具体操作如下：卫星定位信息和任意时刻日照角度的计算方法，具体操作如下：将路灯的有效位置设定为点P,对应纬度为α,对应经度为β。该时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法，配合北斗定位模块，可以很好的实现对日照角度和出日落时间的判断，从而根据判断自动调节光伏板的倾斜角度和照明设备的朝向，以此极大程度上提高光伏板利用效率和照明效率。

技术领域

本发明涉及太阳能路灯技术领域，具体为一种时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法。

背景技术

节能,智能是市政道路照明设施发展一个重要方向.其中道路照明良好的户外条件,给与应用光伏发电便利.

目前太阳能路灯的工程应用逐年增加,但是总体以固定光伏板安装角度,固定时控方式为主.以节能角度,主要在两个方面进行技术提升,其一是光伏利用效率的提升,其二是照明效率的提升.

影响光伏利用效率的因素有,光伏板自身效率,光伏板表面接收到的有效辐照度,光伏板输出特性的利用程度.在工程应用上,光伏板自身效率主要取决于光伏板材料和品质；光伏板输出特性的利用主要是运用最大功率点跟踪(MPPT)算法；光伏板表面接收到的有效辐照度取决于光伏板表面清洁程度,地面辐照度和阳光入射角度,其中阳光入射角度是工程中能够通过控制变化的项.但是在目前的应用中,光伏板安装以固定支架为主,根据当地的纬度信息,选择竖直方向偏南一个固定角度安装,目的是能够在正午地面辐照度最强的时刻,光伏板法向平行于阳光方向.光源追踪式的应用根据系统控制的鲁棒性要求,一般以时控为主,根据经纬度和时间信息计算当地某一时刻阳光入射角度后,驱动电机转动到指定位置,实现阳光跟踪.此类方式主要缺点一是对于控制器计算性能要求较高,二是对计时准确性的要求较高,而因为第一个特点,控制器的整体功耗又更大,使得这类应用主要集中于大型光伏发电设施中.在路灯场景下,由于输出控制较为单一,路灯控制器一般采用低功耗控制器,这类控制器计算能力较差,计时误差偏大,因此实施方式的精确程度和产品功耗是比较矛盾的.因此在太阳能路灯工程实践中,追踪阳光的应用鲜见.

但是在近年来由于芯片技术的提升,计算性能提高,芯片功耗降低,也因此设备智能化应用涌现.另一方面,由于我国空间定位技术的提升,北斗卫星导航系统的完善,设备实现空间定位更加便利和可靠,并且通过卫星定位,恰好能够获取到卫星时间,可以弥补低功耗芯片计时不准确的问题.这些有利条件,结合到路灯场景,为阳光跟踪系统的实施提供了实现基础。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法，解决了现有技术中光伏利用效率和照明效率低下的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种时控太阳能路灯卫星定位信息和日照角度的计算方法，具体操作如下：

1、卫星定位信息和任意时刻日照角度的计算方法，具体操作如下：

将路灯的有效位置设定为点P,对应纬度为α,对应经度为β,当地时间为T,地球地心为O,地球为近似球体,半径为1.向量DO为平行于当前阳光入射方向,阳光入射方向对于地面P的高度角为φ和方位角为ω，地球自转轴为向量NS，以0为原点建立坐标轴，向量NS在黄道平面上的投影延长线作为x轴，黄道所在平面为xOy平面，同时指定向量ON投影的反方向为正向，向量NS和黄道面夹角66.57°，用γ表示，自转轴方向为：向量ON＝(-cosγ，sinγ)在x轴上的投影平行于向量OA；

阳光入射向量表示:在公转周期内点D在黄道平面对地球截面的圆周上运动,其位置由一年当中的日期决定,当D和A点重合时,对应日期为夏至日；当D和A相对于地心O对称时,对应日期为冬至日.设地球公转周期为Period公由此,向量OD可表示为