太阳能发电自动跟踪系统技术方案书(编辑修改稿)

太阳能发电自动跟踪系统技术方案书(编辑修改稿)内容摘要：

 o90 通过以上介绍可以得到，地球上任何观测点的天极高度等于当地的纬度，由相似三角形的关系可以证明 ， 在观测点 o 处的天极方向为 p 方向，根据三角形角度关系显然天极的高度角等于当地的纬度。 第 6 页 PQ 39。 QOP 39。 天 顶 ZEE 39。 天 赤 道O 39。 图 天极高度等于当地纬度示意图 赤道坐标系 取天赤道作为基本圈，北天极 P 是基本圈的极，天赤道与子午圈的交 点之一Q (近南点 )作为基本点的天球坐标系，称之为赤道坐标系。 又因所取基本点的不同而分为第一赤道坐标系与第二赤道坐标系，前者又称之为时角坐标系。 δ天 球 赤 道 圈Q 39。 Q1PP 39。 TX1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1子 午 圈时 圈天 极赤 纬 圈t 图 赤道坐标系 如图 5 所示，地球自转轴的延伸与天球的交点分别表示为北天极 P 与南天极P ，地球赤道的延伸与天球相交的大圆圈称之为天赤道 。 天赤道以北的天 第 7 页 球是北天球，以南的天球是南天球，天球上平行与赤道的小圆圈叫做赤纬圈，用 表示；垂直与天赤道且过两极的大圆圈叫做经圈或者时圈，用 t 表示。 在赤道第二坐标系中 (在本系统中没有用上，所以只简单的叙述下 )，天体的位置可以使用赤经（ RA）赤纬 (DEC)两个变量表达，其中赤经（ RA），用 α表示，赤纬 (DEC)用 δ 表示，地球公转轨道的延伸与天球相交的大圆圈叫做黄道，天赤道与黄道相交的两点分别叫做春分点与秋分点。 天体的赤经 α是从春分点开始，沿着赤道圈逆时针方向计量到天体的赤经圈与天赤道的交点，以 0～ 24h 表示。 若从天赤道向北天极方向量度为正，向南天极方向量度为负。 时角坐标系 在时角坐标系中，主要的参量是时角 t 与赤纬δ。 赤纬角δ，以天球赤道为零度，由此向天球北极 P 方向为正值；向天球南天极方向为负值。 时角 t，以观测点 O 与天球赤道南点 Q 连线为 零度线。 自天球北极看，顺时针方向为正值，即午后时间；逆时针方向为负值，即午前时间。 其中用来表示天体 X 方位的时角 t 的值，是根据地球每个小时回转 o15 计算确定的。 所以若已知天体经过正南子午线 (时角零度线 )至观测时刻的位置，所经历的时间乘以 o15 ，即可得到天体在观测时刻所处位置的时角 t 值。 即 ： kt 15 ； 式中 ， K 为方位时间，所谓方位时间是以真太阳时正午 12 时为零时，依此分别向午前、午后起算的小时数，逆时针 (午前 )为负值，顺时针 (午后 )为正值，即：12nk ； 太阳与地球的时间关系 由于上述的时角坐标系涉及到一些时间上的概念，所以有必要对天文上用到的时间做个简要的叙述，以便增加理解力。 同时天文上应用的时间很多，在这里就只挑选两个与本系统有关的时间概念进行简要的说明。 在天文学中以太阳周日视运动为依据而建立 的时间计量系统叫真太阳日，所谓真太阳时是指以太阳为视圆面中心。 真太阳连续两次通过上中天 (即观测地的地理经度 )的时间间隔，叫做真太阳时。 真太阳位于上中天的时刻，叫做真中午， 第 8 页 所以真太阳时具有地方性，不同的地方真中午的时刻是不同的，一个真太阳日分成 24 小时真太阳时，真太阳是以真太阳是时角 t 进行度量的，显然人们在应用真太阳日时候，由于各个地方的真太阳时不同，且地球在轨道上运行的速度不一样，从而导致真太阳时不一致性。 所以给人们生活中带来了诸多的不便。 为了弥补真太阳时所带来的不便，天文学家应用了平太阳时的概念，所谓平太阳时，即在黄道平面 (地球公转平面 )引入一个做等速的假想点，其运行速度等于真太阳运行的平均速度，并和真太阳同时出现在春分点与秋分点，这个假想点就是平太阳。 以平太阳为参考点来衡量地球自转一周的时间，叫做平太阳日，一个平太阳日分成 24 小时的平太阳时。 显然真太阳时与平太阳时的时间可以通过时差来表示，其中时差可以通过万年历进行查询得到。 即： pz tt  式中：  表示时差， zt 为真太阳时， pt 为平太阳时 太阳位置计算原理 、球面三角形的相关概念 人们引入了天球的概念后，把宇宙空间的恒星等投影到天球面上 ， 研究它们在 天球 上的位置和运动，而忽略它们在 宇宙 空间的实际分布。 因此，必须熟悉球面的一些基本的性质。 一、 球面基本性质 球面上的基本圆 在立体几何中，我们知道任何平面与球面相交，其截口总是圆；不通 过球心的平面截球面所得的截口是小圆：而通过球心的平面截出的圆最大，称为大圆，大圆的半径正是球半径。 显然，大圆把球面分成相等的两部分。 通过球面上不在同一直径两端的两点，可以做无数个小圆，但只能并且必能做一个大圆；因而在球面三角形中，一般只涉及大圆，只研究大圆的性质和关系。 考虑地面点的地理坐标时，地理纬圈，除赤道外，都是小圆：而所有地理经圈都是大圆。 球面上的两点距离 第 9 页 球面上两点 A、 B 之间的大圆弧（较短的那段），的长度叫做球面上两点 AB之间的距离，可以证明：在球面上连接 A、 B 两点的所有曲线中 AB 最短。 球面上 圆的极 对于球面上一已知圆，（不论大圆或小圆），垂直与这已知圆所在平面的球直径的端点，称之为这个圆的极。 显然极到对应圆周上各个点的距离相等，这个距离叫做极距。 球面角 两个大圆弧相交所成的角，称之为球面角。 两个大圆弧的交点叫做球面角的顶点，大圆弧称之为球面角的边，球面角是以过顶点的圆弧的二切线所夹的角度来度量的。 二、 球面三角形的定义 球面上两两相交的三个大圆弧所围成的几何图形称之为球面三角形，这三个大圆弧成为球面三角形的边，用 a 、 b、 c 表示。 各个大圆弧所成的球面角称之为球面三角形的角。 用 A、 B、 C 表示。 以上统称为球面三角形的六要素。 ABCabc 图 球面三角形示意图 球面三角形是天文中经常处理的基本几何图形，只有掌握了它们的基本性质，才能进一步的研究 本课题 中涉及的天文学知识与计算问题。 三、 球面三角形相关公式 对于给定的球面三角形，其边与角满足一定的函数关系，下面给出这些公式。 ① 正弦定理 如图 7 所示， 球面三角形各边与其对应角的正弦成正比，即： CcBbAa sinsinsinsinsinsin  第 10 页 ABcAEOCbFD 图 正 弦定理示意图 ② 余弦定理 球面三角形任一边的余弦等于其他两边余弦的乘积加上这两边的。