GPS在太陽能追光系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】： 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,人類對能源消耗的速度越來越快。為了節(jié)約能源、實(shí)現(xiàn)整個(gè)人類社會的可持續(xù)發(fā)展,尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切問題之一。太陽能作為一種清潔無污染的能源,具有取之不盡、用之不竭的特點(diǎn)。 我國太陽能資源十分豐富,但利用的還不夠充分,這主要是由于目前多數(shù)太陽能電池板都是固定的,而太陽能資源又存在著光照的間歇性、空間分布不斷變化等特點(diǎn),這就導(dǎo)致了太陽能的轉(zhuǎn)換效率偏低。所以尋找一種受自然界天氣影響較小的跟蹤模式是十分必要的。 本文正是在對跟蹤技術(shù)各環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,基于提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率并結(jié)合GPS的特性,設(shè)計(jì)了一種智能追光系統(tǒng)。本文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面: 1.分析了太陽能資源的利用現(xiàn)狀以及當(dāng)前對太陽跟蹤的主要方式,選擇了系統(tǒng)的跟蹤方式。 2.介紹了GPS的組成、導(dǎo)航定位方式,分析了GPS的導(dǎo)航定位原理,建立了太陽地球相對運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了計(jì)算太陽相對位置的算法,在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。 3.對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括GPS模塊、控制模塊、存儲模塊、機(jī)械模塊、顯示模塊等;對GPS模塊通訊協(xié)議以及配置指令進(jìn)行了研究,提出了對GPS獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選的算法。 4.最后對系統(tǒng)各環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了詳細(xì)的闡述與分析,并提出了一些可能的解決方法和應(yīng)對措施。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,太陽能電池板能始終與太陽光的入射方向垂直,在有限的使用面積內(nèi)截獲更多的投入輻射,提高了太陽能的利用效率,體現(xiàn)了GPS跟蹤技術(shù)在實(shí)時(shí)性和精確性方面的優(yōu)勢,且性價(jià)比高,裝置簡單,易于實(shí)現(xiàn)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 跟蹤 定位 GPS
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)14-15
• 2 GPS概述15-33
• 2.1 GPS組成15-18
• 2.1.1 空間部分15-16
• 2.1.2 地面控制部分16-17
• 2.1.3 用戶設(shè)備部分17-18
• 2.2 GPS導(dǎo)航定位信號18-21
• 2.2.1 GPS導(dǎo)航載波信號18-19
• 2.2.2 GPS導(dǎo)航定位信號的生成19-21
• 2.3 GPS接收機(jī)分類及導(dǎo)航定位方式21-23
• 2.3.1 GPS接收機(jī)的種類21-22
• 2.3.2 GPS接收機(jī)的導(dǎo)航定位方式22-23
• 2.4 GPS工作原理23-25
• 2.5 GPS的特點(diǎn)及應(yīng)用25-28
• 2.5.1 GPS的特點(diǎn)25-27
• 2.5.2 GPS系統(tǒng)的應(yīng)用27-28
• 2.6 常用的GPS名詞解釋28-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 3 太陽能追光系統(tǒng)的方案選擇和總體設(shè)計(jì)33-42
• 3.1 GPS信號處理流程33
• 3.2 GPS坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)33-36
• 3.2.1 WGS-84坐標(biāo)系34
• 3.2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換34-35
• 3.2.3 時(shí)間系統(tǒng)35-36
• 3.3 太陽地球相對運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型36-38
• 3.3.1 地球繞太陽的運(yùn)行規(guī)律36-37
• 3.3.2 太陽位置的計(jì)算37-38
• 3.4 太陽能電池板定姿38-39
• 3.5 系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)42-63
• 4.1 GPS模塊設(shè)計(jì)42-53
• 4.1.1 GB10的主要性能42-43
• 4.1.2 GB10的腳位識別與說明43-46
• 4.1.3 通訊接口46
• 4.1.4 NMEA-0183通訊協(xié)議46-52
• 4.1.5 GB10的配置指令52-53
• 4.2 控制器模塊設(shè)計(jì)53-58
• 4.2.1 S3C44B0X介紹53-55
• 4.2.2 S3C44B0X特點(diǎn)及性能55-58
• 4.3 存儲器設(shè)計(jì)58-59
• 4.4 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的模塊設(shè)計(jì)59-60
• 4.5 顯示模塊的設(shè)計(jì)60-61
• 4.6 4×4鍵盤模塊的設(shè)計(jì)61-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)63-72
• 5.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境63-66
• 5.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)方案66-67
• 5.3 定時(shí)器打點(diǎn)中斷程序67
• 5.4 GPS信息篩選程序設(shè)計(jì)67-68
• 5.5 系統(tǒng)誤差分析68-71
• 5.5.1 誤差來源68-70
• 5.5.2 降低或消除誤差的措施70-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 6 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 作者簡歷75-77
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集77

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