GPS在太阳能追光系统中的应用

【摘要】： 随着经济的发展和社会的进步,人类对能源消耗的速度越来越快。为了节约能源、实现整个人类社会的可持续发展,寻找新能源成为当前人类面临的迫切问题之一。太阳能作为一种清洁无污染的能源,具有取之不尽、用之不竭的特点。 我国太阳能资源十分丰富,但利用的还不够充分,这主要是由于目前多数太阳能电池板都是固定的,而太阳能资源又存在着光照的间歇性、空间分布不断变化等特点,这就导致了太阳能的转换效率偏低。所以寻找一种受自然界天气影响较小的跟踪模式是十分必要的。 本文正是在对跟踪技术各环节进行深入研究的基础上,基于提高太阳能的转换效率并结合GPS的特性,设计了一种智能追光系统。本文的内容主要包括以下几个方面: 1.分析了太阳能资源的利用现状以及当前对太阳跟踪的主要方式,选择了系统的跟踪方式。 2.介绍了GPS的组成、导航定位方式,分析了GPS的导航定位原理,建立了太阳地球相对运动的数学模型,设计了计算太阳相对位置的算法,在此基础上提出了系统的总体设计方案。 3.对系统的软硬件进行了设计。硬件设计包括GPS模块、控制模块、存储模块、机械模块、显示模块等;对GPS模块通讯协议以及配置指令进行了研究,提出了对GPS获取的卫星数据进行筛选的算法。 4.最后对系统各环节可能产生的误差进行了详细的阐述与分析,并提出了一些可能的解决方法和应对措施。 实验结果表明:该系统运行稳定,太阳能电池板能始终与太阳光的入射方向垂直,在有限的使用面积内截获更多的投入辐射,提高了太阳能的利用效率,体现了GPS跟踪技术在实时性和精确性方面的优势,且性价比高,装置简单,易于实现。 【关键词】：太阳能 跟踪 定位 GPS
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容和组织结构14-15
• 2 GPS概述15-33
• 2.1 GPS组成15-18
• 2.1.1 空间部分15-16
• 2.1.2 地面控制部分16-17
• 2.1.3 用户设备部分17-18
• 2.2 GPS导航定位信号18-21
• 2.2.1 GPS导航载波信号18-19
• 2.2.2 GPS导航定位信号的生成19-21
• 2.3 GPS接收机分类及导航定位方式21-23
• 2.3.1 GPS接收机的种类21-22
• 2.3.2 GPS接收机的导航定位方式22-23
• 2.4 GPS工作原理23-25
• 2.5 GPS的特点及应用25-28
• 2.5.1 GPS的特点25-27
• 2.5.2 GPS系统的应用27-28
• 2.6 常用的GPS名词解释28-32
• 2.7 本章小结32-33
• 3 太阳能追光系统的方案选择和总体设计33-42
• 3.1 GPS信号处理流程33
• 3.2 GPS坐标系统与时间系统33-36
• 3.2.1 WGS-84坐标系34
• 3.2.2 坐标转换34-35
• 3.2.3 时间系统35-36
• 3.3 太阳地球相对运动的数学模型36-38
• 3.3.1 地球绕太阳的运行规律36-37
• 3.3.2 太阳位置的计算37-38
• 3.4 太阳能电池板定姿38-39
• 3.5 系统的整体框架设计39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 系统硬件设计42-63
• 4.1 GPS模块设计42-53
• 4.1.1 GB10的主要性能42-43
• 4.1.2 GB10的脚位识别与说明43-46
• 4.1.3 通讯接口46
• 4.1.4 NMEA-0183通讯协议46-52
• 4.1.5 GB10的配置指令52-53
• 4.2 控制器模块设计53-58
• 4.2.1 S3C44B0X介绍53-55
• 4.2.2 S3C44B0X特点及性能55-58
• 4.3 存储器设计58-59
• 4.4 运动机构的模块设计59-60
• 4.5 显示模块的设计60-61
• 4.6 4×4键盘模块的设计61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 5 系统软件设计63-72
• 5.1 系统开发环境63-66
• 5.2 系统软件总体设计方案66-67
• 5.3 定时器打点中断程序67
• 5.4 GPS信息筛选程序设计67-68
• 5.5 系统误差分析68-71
• 5.5.1 误差来源68-70
• 5.5.2 降低或消除误差的措施70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 6 结论72-73
• 参考文献73-75
• 作者简历75-77
• 学位论文数据集77

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