[发明专利]一种线阵CCD太阳跟踪角度偏差检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种线阵CCD太阳跟踪角度偏差检测仪，属于太阳跟踪角度偏差检测领域。

背景技术

太阳跟踪角度偏差检测仪主要应用于太阳跟踪系统中，而目前国内外太阳跟踪系统中采用的太阳跟踪方式主要有传感器感测的闭环主动式跟踪和太阳视运动轨迹计算的开环被动跟踪，或两种方法相结合的方式，但因为没有相应的仪器进行跟踪角度偏差的定量检测，跟踪精度难以辨别，系统的优劣无法判定。要对太阳跟踪角度偏差量进行检测，首先应选择比跟踪系统具有更高的太阳敏感性，及测量的稳定性和可靠性的传感器。目前国内外太阳跟踪系统的传感器普遍采用四象限法硅光电池传感器和位置敏感器件PSD，这些元件易受光强影响，且存在较大非线性，没有定量的角度输出信息，不能作为良好的跟踪角度偏差检测传感器。若采用CMOS或面阵CCD，利用小孔成像等方法，则结构复杂，图像成像要求高，图像处理过程复杂且成本高，多用于航天器姿态定位导航系统，也不能作为普通太阳跟踪系统的跟踪角度偏差检测传感器。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种线阵CCD太阳跟踪角度偏差检测仪，可以输出定量的太阳跟踪角度偏差测量值，为判定太阳跟踪系统的优劣提供了依据。

本发明的技术解决方案：一种线阵CCD太阳跟踪角度偏差检测仪包括：方位方向检测光路、高度方向检测光路、方位CCD及其驱动器、高度CCD及其驱动器、方位前端信号处理电路、高度前端信号处理电路、计数与处理电路智能显示终端；其中：

方位方向检测光路，接收太阳入射光线，并进行滤光，减弱光强后，产生对方位敏感的平行光，以便后续的电路信号检测到此变化过程，此方位方向平行光输出给方位CCD及其驱动器；

高度方向检测光路，接收太阳入射光线，并进行滤光，减弱光强后，产生对高度敏感的平行光，以便后续的电路信号检测到此变化过程，此高度方向平行光输出给高度CCD及其驱动器；

方位CCD及其驱动器，接收方位方向检测光路传来的方位方向平行光信号，将所述方位方向平行光信号经CCD成像单元和CCD驱动器后，产生方位方向像元波形至方位前端信号处理电路，所述像元波形产生的信号包括行脉冲信号，标准像元计数脉冲和像元信号；

高度CCD及其驱动器，接收高度方向检测光路传来的高度方向平行光信号，将所述高度方向平行光信号经CCD成像单元和CCD驱动器后，产生高度方向像元波形至高度前端信号处理电路，所述像元波形产生的信号包括行脉冲信号，标准像元计数脉冲和像元信号；

方位前端信号处理电路，对方位方向像元波形产生的信号进行滤波和模拟信号边缘提取信号，以便后续计数与数据处理电路进行计数与数据处理；

高度前端信号处理电路，对高度方向像元波形产生的信号进行滤波和模拟信号边缘提取信号，以便后续计数与数据处理电路进行计数与数据处理；

计数与数据处理电路；对方位前端信号处理电路和高度方向前端信号处理电路产生的行脉冲信号，标准像元计数脉冲和像元信号进行计数处理，数字滤波和标定数据转化，计算出高度跟踪角和方位跟踪角度偏差输出给智能显示终端；

智能显示终端，接收计数与数据处理电路发来的数据和指令信号，进行结果显示，并可以将数据通过串口传给其他处理器进行分析或进行相应操作。

所述方位方向检测光路或高度检测光路由通光筒、滤光片和透镜组成，通光筒上截面开通光缝，所述通光缝与下置的方位线阵CCD及其驱动器或高度线阵CCD及其驱动器的摆放方向垂直，太阳光线通过通光缝后再经过经滤光片滤光、透镜产生对方位敏感的平行光后，照射在方位线阵CCD及其驱动器或高度线阵CCD及其驱动器中的CCD上。

所述方位前端信号处理电路和高度前端信号处理电路结构相同，均包括比较器、单片机、积分时间调整电路、微分电路；前端CCD驱动器的像元波形经比较器输出给单片机，单片机根据比较器的输出判断像元波形的幅值，并调整CCD驱动器的积分时间常数，调整积分时间，使像元波形的幅值合适；微分电路用来检测出像元波形的边缘，并做二值化处理，当单片机检测到像元波形幅值时，控制二值化信号、行脉冲信号、标准脉冲信号输出给后续的计数与数据处理电路。

所述计数与数据处理电路由单片机、存储器、串行输出电路以及智能显示终端组成；单片机接收信号处理电路的二值化信号、行脉冲信号、标准脉冲信号；单片机在一个行脉冲周期内，在二值化信号边缘，测量出标准脉冲个数，结合几何量关系，进行计算和标定，从而得到高度跟踪角和方位跟踪角度偏差通过串行口将测量数据发给智能显示终端显示结果。

本发明与现有技术相比的优点在于：