一种太阳光的入射方向和强度的测量方法与流程

技术特征：

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～LN；通过比较判断获得最大的三个光强值Lo、Lp、Lq，以及最小的光强值Lm，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LA＝Lm，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LA。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，获取第一传感器至第N传感器的受光面法向矢量的方法具体为：

S2-1.根据当前位置的经度、纬度以及时刻k获得太阳光的入射方向其中，k≤K，K＝[3N/2]，[·]表示向上取整，K个时刻k在日出与日落时间段内任意分布；

S2-2.对k时刻的N个传感器光强数据，通过比较判断获得k时刻最大的三个光强值Lko、Lkp、Lkq，以及最小的光强值Lks，构建2K个方程组k为1～K的整数；

S2-3.求解所述方程组，获得所述第一传感器至第N传感器的受光面法向矢量。

3.一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.令第一传感器至第N传感器的受光面法矢量为且并且方向无建筑物遮挡；其中，N为大于等于5的整数，i为1～N的任意整数，为正东方向，为正南方向，为天顶的反方向；

S2.在待测时刻，从第一传感器至第N传感器的光强信号中，获取最小值Ll；

同时，从第一传感器至第N传感器中，获取能够接收到太阳直射光的传感器的受光面法矢量及其对应的光强信号Lj，j为1～M的任意整数，M为待测时刻能够接收到太阳直射光的传感器的总数量，M＝3则进入步骤S3，M＝4则进入步骤S4，否则进入步骤S5；

S3.获取第一方向为第二方向为其中，待测时刻的环境光强度LA＝Ll；如果则待测时刻的太阳光的入射方向否则待测时刻的太阳光强度j为1～M的任意整数；

S4.获取第一方向为第二方向为如果则待测时刻的太阳光的入射方向否则获得待测时刻的太阳光的强度待测时刻的环境光强度j和t各自独立地为1～M的任意整数；

S5.对方程组进行优化求解，获得待测时刻的太阳光的入射方向太阳光的强度Ls以及环境光强度LA，测量结束。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括获取第一传感器至第N传感器的受光面法向矢量，具体包括以下步骤：

S1-1.根据当前位置的经度、纬度以及第k时刻，获得太阳光的入射方向其中，k≤K，K＝[3N/2]，[·]表示向上取整，K为时刻的总数量；

S1-2.获得第一传感器至第N传感器的光强信号中，第k时刻的三个最大值Lko、Lkp以及Lkq，及其对应的传感器的受光面法矢量以及同时，获得第一传感器至第N传感器的光强信号中，第k时刻的最小值Lks；并构建2K个方程组ko、kp以及kq为1～K的整数；

S1-3.求解所述2K个方程组，获得所述第一传感器至第N传感器的受光面法向矢量。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下子步骤：

S2-1.在待测时刻，从第一传感器至第N传感器的光强信号中，获取最小值Ll；

同时从第一传感器至第N传感器的光强信号中，获取三个最大值Lo、Lp以及Lq，及其对应的传感器的受光面法矢量以及

S2-2.获得第一估算方向若则入射估算方向否则入射估算方向

S2-3.若则对应的光强信号为Lj，j＝j+1，进入步骤S2-4；否则直接进入步骤S2-4；

S2-4.i＝N，则待测时刻能够接收到太阳直射光的传感器的总数量M＝j－1，进入步骤S2-5；否则i＝i+1，返回步骤S2-3；

S2-5.若M＝3则进入步骤S3，M＝4则进入步骤S4，否则进入步骤S5。