[发明专利]一种太阳光的入射方向和强度的测量方法

摘要

本发明公开了一种太阳光的入射方向和强度的测量方法及装置。在待测位置，通过合理布置5个或5个以上光照度或光强度传感器，采集同一时刻不同传感器的光强信息；结合传感器受光面法向方向矢量等信息，根据太阳入射光与光照传感器间的相互作用关系，建立太阳直射光求解算法，计算出该时刻太阳直射光的光强、入射方向，及环境光的光强等信息。本发明能够通过简单的光照传感器装置测量太阳直射光的入射方向及光强等参数。

主权项

1.一种太阳光的入射方向和强度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.设置第一传感器至第N传感器，N为大于等于5的整数，所述第一传感器至第N传感器的编号依次为1～N的整数；其中，所述第一传感器的受光面法向矢量与正东方向及天顶方向的夹角小于90°，所述第二传感器的受光面法向矢量与正西方向及天顶方向的夹角小于90°，所述第三传感器的受光面法向矢量与正南方向、正东方向及天顶方向的夹角小于90°，所述第四传感器的受光面法向矢量与正南方向、正西方向及天顶方向的夹角小于90°，所述第五传感器的受光面法向矢量与正东方向垂直，且与正南方向及天顶方向的夹角小于90°；所述第N传感器的受光面法向矢量与天顶方向的夹角小于90°；S2.获取第一传感器至第N传感器的受光面法向矢量；S3.估算太阳光入射方向矢量；令第一至第N传感器的受光面法向矢量分别为测得的光强值为L₁～L_N；通过比较判断获得最大的三个光强值L_o、L_p、L_q，以及最小的光强值L_m，o、p、q为具有最大三个光强值的传感器的编号，m为具有最小光强值的传感器的编号，o、p、q、m为1～N范围内的某个整数；估算太阳光入射方向1及估算太阳光入射方向2从与中，选取与天顶反方向的夹角小于90°的方向矢量为太阳光的入射方向估计值由于太阳光的入射方向与天顶反方向矢量的夹角小于90°，取的解；对估算的太阳光入射方向与第1至第N传感器的受光面法向矢量的夹角分别进行判断，得到能够接收到直射太阳光的传感器编号序列U，序列长度为M，序列U中的元素为1～N范围内的某个整数；M＝3则进入步骤S4，M＝4则进入步骤S5，否则进入步骤S6；S4.获得第一方向为第二方向为其中，U(i)为传感器编号序列U中的第i个元素，i＝1,2,3；从第一方向和第二方向中选取的解为太阳光的入射方向矢量环境光强度L_A＝L_m，太阳光强度i＝1,或2,或3；S5.获得第一方向为第二方向为其中，U(i)为传感器编号序列U中的第i个元素,i＝1,2,3,4；从第一方向和第二方向中选取的解为太阳光的入射方向矢量并获得太阳光的强度环境光强度j和t为能够接收到直射太阳光的传感器编号序列U中的任意元素；S6.建立方程组i在能够接收到直射太阳光的传感器编号序列U内进行取值，进行最优化求解，获得太阳光入射方向矢量及环境光强度L_A。