[发明专利]基于仿生偏振光检测的太阳跟踪装置

摘要

本发明涉及太阳跟踪装置，具体为一种基于仿生偏振光检测的太阳跟踪装置。本发明偏振光检测传感器仿照昆虫复眼导航模型，实现大气偏振模式中偏振角度和偏振度的提取。中央控制信息处理单元根据水平跟踪物理结构单元上两偏振光传感器输出的偏振角度与太阳方位角之间的夹角对水平伺服电机执行机构进行驱动，来实现了太阳方位角方向的跟踪；然后中央控制信息处理单元根据垂直跟踪物理结构单元上两偏振光传感器输出的偏振度信息来控制垂直伺服电机执行机构转动，来实现了太阳高度角方向的跟踪；最后通过自然光传感器上输出，对两个平台进行微调，借此，本发明成功实现了太阳的跟踪。

主权项

1.一种基于仿生偏振光检测的太阳跟踪装置，其特征在于：包括底座（5），所述底座（5）上安装有执行水平运动的伺服电机（6），所述执行水平运动的伺服电机（6）的输出轴连接有水平支架（1），所述水平支架（1）上安装有至少一个偏振光信息检测传感器（3），所述安装在水平支架（1）上的偏振光信息检测传感器（3）的光入射面垂直向上；所述水平支架（1）上安装有执行垂直运动的伺服电机（7），所述执行垂直运动的伺服电机（7）的输出轴连接有垂直支架（2），所述垂直支架（2）的前后两端上分别安装有关于垂直支架（2）的轴线对称的偏振光信息检测传感器（3），所述安装在垂直支架（2）上的两个偏振光信息检测传感器（3）的轴线处于同一平面、且分别与水平面形成的两个锐角相同，所述锐角为30～60°； 所述底座（1）内安装有中央控制信息处理单元，所述中央控制信息处理单元内编写有控制程序，所述控制程序的流程如下： Ⅰ、太阳水平方位角的解算与水平跟踪 首先，安装在水平支架（1）上的偏振光信息检测传感器（3）的四个通道输出分别为如式（1）： U_n(θ₀)＝KI(1+dcos(2θ₀-2θ₀))(n=1，2，3，4)（n=1,2,3,4）..（1） 其中，I是总光强，d是偏振度，θ₀是E矢量方向，θ_n是偏振片偏振透过方向相对参考坐标方向的夹角，K为一常数，由偏振器件的透过率消光比决定； 然后，获得被测天空区域偏振光的E矢量方向θ₀和偏振度d，即： 最后，中央控制信息处理单元根据获得的E矢量方向θ₀，控制执行水平运动的伺服电机（6）驱动水平支架（1）水平旋转的角度为±θ₀，即垂直支架（2）在水平面的投影线与太阳子午线在水平面的投影线重合； Ⅱ、太阳高度角的检测及垂直跟踪 安装在垂直支架（2）上的两个偏振光信息检测传感器（3）通过上述Ⅰ中相同的解算方法分别获得偏振度d₁和偏振度d₂，然后对偏振度d₁和偏振度d₂进行差值绝对值运算后得到差值结果，将差值结果与设定的阈值进行比较，当差值结果大于等于阈值时，说明垂直支架（2）的轴线偏离太阳较远，需要控制执行垂直运动的伺服电机（7）驱动垂直支架（2）向偏振度小的偏振光信息检测传感器（3）方向旋转；直至当差值结果小于阈值时，即认为垂直支架（2）的轴线方向正对太阳，完成垂直跟踪；即完成对太阳的跟踪。