[发明专利]一种基于双GNSS天线的太阳能追踪系统

说明书

本发明公开了一种基于双GNSS天线的太阳能追踪系统，包括太阳能板、两根GNSS天线、GNSS定位授时解算模块、追踪控制模块和姿态控制模块，由两根分别安装在太阳能板的平面方向和垂直方向的GNSS天线接收导航卫星信号，GNSS定位授时解算模块根据导航卫星信号解算得到太阳能板和两根GNSS天线的三维坐标，追踪控制模块根据三维坐标计算得到太阳能板的水平方向调整角度和垂直方向调整角度，由姿态控制模块实现太阳能板的姿态调整。本发明采用双GNSS天线获取太阳能板和两根GNSS天线的三维坐标，自动计算出太阳能板的水平方向调整角度和垂直方向调整角度，提高太阳能自动跟踪的效率和稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能系统技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于双GNSS天线的太阳能追踪系统。

背景技术

太阳能作为目前最清洁的可再生能源之一，能够有效缓解全球煤炭、石油等不可再生能源紧缺的压力。由于地球的自转，导致太阳直射角时刻发生变化，为提高光能的最大利用效率，需要实时调整光能板的角度姿态使其始终与太阳入射方向垂直。

当前太阳自动追光装置多数采用光敏传感器，但易受天气环境的影响限制，追踪精度较低。部分采用GPS定位技术参数确定太阳的方位角和高度角信息，控制机械转轴实现自动追踪。然而此方法需要确定光能板的姿态位置，目前方法主要是利用方位传感器元件以获取姿态信息，存在灵敏度较低，抗干扰性差等不足，难以精确测定光能板姿态以调整追踪太阳位置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于双GNSS天线的太阳能追踪系统，采用双GNSS天线获取太阳能板和两根GNSS天线的三维坐标，自动计算出太阳能板的水平方向调整角度和垂直方向调整角度，提高太阳能自动跟踪的效率和稳定性。

为实现上述发明目的，本发明基于双GNSS天线的太阳能追踪系统包括太阳能板、平面方向GNSS天线、垂直方向GNSS天线、GNSS定位授时解算模块、追踪控制模块和姿态控制模块，其中：

太阳能板用于接收太阳光；

平面方向GNSS天线和垂直方向GNSS天线分别安装在太阳能板的平面方向和垂直方向，两根GNSS天线分别按照预设时间周期性的接收各个导航卫星的信号，然后转发至GNSS定位授时解算模块；

GNSS定位授时解算模块根据从平面方向GNSS天线和垂直方向GNSS天线接收到的卫星信息计算得到当前时间，确定太阳能板所在区域是否为白天，如果不是，则不进行太阳追踪，如果是白天，则进一步判断本次追踪是否为当日首次追踪，如果是，则采用RTK载波相位差分技术进行动态解算得到太阳能板和平面方向GNSS天线、垂直方向GNSS天线在WGS-84坐标系下的三维坐标构成动态解算结果；如果不是，则每隔一定时间间隔采用RTK载波相位差分技术进行静态解算得到平面方向GNSS天线、垂直方向GNSS天线在WGS-84坐标系下的三维坐标构成静态解算结果；然后将当前时间、动态解算结果或静态解算结果发送给追踪控制模块；

追踪控制模块在接收到当前时间、动态解算结果或静态解算结果后，首先根据当前时间和天文参数计算得到当前时刻太阳在WGS-84坐标系下坐标P₄(x₄,y₄,z₄)，如果追踪控制模块接收到的是动态解算结果，则按照以下方法计算出太阳能板的水平方向调整角度Δα和垂直方向调整角度Δβ以实现太阳能追踪系统的初始追踪太阳：

S1.1：根据太阳坐标P₄(x₄,y₄,z₄)和太阳能板以及平面方向GNSS天线、垂直方向GNSS天线的三维坐标计算太阳-太阳能板的基线向量和平面方向GNSS天线-垂直方向GNSS天线基线向量