CN205229832U - 一种自动转动的高光谱仪海面辐照*** - Google Patents

一种自动转动的高光谱仪海面辐照*** Download PDF

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刘佳
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Abstract

本实用新型公开了一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，包括高光谱仪、转盘以及转盘控制模块，高光谱仪安装在转盘上，转盘控制模块包括主控制器以及分别与之连接的参数输入单元、时钟单元和电源单元，转盘控制模块还包括电机驱动单元和电机，主控制器经电机驱动单元与电机连接，电机通过传动机构与转盘相连；主控制器通过时钟单元和参数输入单元获得时间信息和***所在经纬度信息，并根据这些信息生成电机驱动指令来控制电机转动，电机带动转盘转动，从而始终保持高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面成需要的角度。本实用新型避免了人工转动***给测量带来的严重影响。

Description

一种自动转动的高光谱仪海面辐照***
技术领域
本实用新型属于高光谱测量技术领域、自动化控制技术领域，特别涉及了一种自动转动的高光谱仪海面辐照***。
背景技术
目前的高光谱仪海面辐照***可以提供高精度高光谱测量方法来测定离水辐亮度和下行辐照度。***测量的离水辐亮度和反射系数可用于计算多种海洋要素，其中包括溶解态有机物，悬浮物及表层叶绿素浓度。由于叶绿素是藻类生物量的重要监测指标，所以可利用这些资料来估计浮游植物的丰度和初级海洋生产力，检测赤潮等。
由于高光谱仪海面辐照***往往需要架设在高处，且需要长时间的数据输出，这就给测试人员带来了诸多不便，测试人员往往需要在一定的时间内就人工爬到高处转动观测平面。人工转动角度的不准确性、高处攀爬不便性以及转动所需的高频率性给实际工作造成了严重的影响。
实用新型内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本实用新型旨在提供一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，避免了人工转动***给测量带来的严重影响。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：
一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，包括高光谱仪、转盘以及转盘控制模块，所述高光谱仪安装在转盘上，所述转盘控制模块包括主控制器以及分别与之连接的参数输入单元、时钟单元和电源单元，所述转盘控制模块还包括电机驱动单元和电机，主控制器经电机驱动单元与电机连接，所述电机通过传动机构与转盘相连；主控制器通过时钟单元和参数输入单元获得时间信息和***所在经纬度信息，并根据这些信息生成电机驱动指令并传送给电机驱动单元，通过电机驱动单元控制电机转动，电机通过传动机构带动转盘转动，从而始终保持高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面成需要的角度。
基于上述技术方案的一种优选方案，所述高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面的夹角始终保持135°。
基于上述技术方案的一种优选方案，所述电源单元包括太阳能控制器、太阳能板和蓄电池，太阳能板与蓄电池分别经太阳能控制器为主控制器供电，主控器根据光照情况选择太阳能板或蓄电池供电，且在蓄电池点亮低于预设值时，控制太阳能板为其充电。
基于上述技术方案的一种优选方案，所述转盘上标有刻度，用以显示转盘转动的角度。
基于上述技术方案的一种优选方案，所述电机与转盘之间的传动机构为蜗轮蜗杆。
基于上述技术方案的一种优选方案，所述主控制器采用STM32处理器。
基于上述技术方案的一种优选方案，所述电机采用57步进电机。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本实用新型与现有技术相比，实现了不需要人工转动，***就能够自主沿着太阳光直射平面转动，既解决了操作人员在海上上下攀爬的不便性，也能保证观测平面与太阳光直射平面角度的精度性，使得数据测量更加的完善与精确。
附图说明
图1是本实用新型高光谱仪与转盘的位置关系；
图2是本实用新型的***组成框图；
图3是本实用新型中高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面的角度示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，包括高光谱仪、转盘以及转盘控制模块，所述高光谱仪安装在转盘上，如图1所示。
如图2所示，所述转盘控制模块包括主控制器以及分别与之连接的参数输入单元、时钟单元和电源单元，转盘控制模块还包括电机驱动单元和电机，主控制器经电机驱动单元与电机连接，所述电机通过传动机构与转盘相连；主控制器通过时钟单元和参数输入单元获得时间信息和***所在经纬度信息，并根据这些信息生成电机驱动指令并传送给电机驱动单元，通过电机驱动单元控制电机转动，电机通过传动机构带动转盘转动，从而始终保持高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面成需要的角度。
如图3所示，为了使高光谱仪测得的数据精度较高，需要时钟保持高光谱仪的观测平面与太阳直射平面所成的夹角φ不变，在本实施例中，夹角φ为135°。
在本实施例中，电机与转盘的转动角度比为180:1。
在本实施例中，电源单元包括太阳能控制器、太阳能板和蓄电池，太阳能板与蓄电池分别经太阳能控制器为主控制器供电，主控器根据光照情况选择太阳能板或蓄电池供电，且在蓄电池点亮低于预设值时，控制太阳能板为其充电。这种供电方式不但节省能源，而且适用于不同光照条件。
在本实施例中，转盘上标有刻度，用以显示转盘转动的角度。
在本实施例中，电机与转盘之间的传动机构为蜗轮蜗杆。主控制器采用STM32处理器。电机采用57步进电机。
本实用新型的工作流程如下：
(1)在一个控制器周期内，主控制器首先对时钟单元和输入单元进行初始化；
(2)主控制器通过时钟单元获得时间信息，操作人员通过参数输入单元向主控制器输入***所在经纬度信息；
(3)主控制器根据获得的时间信息和经纬度信息，计算出当前时刻下的太阳方位角；
其中，太阳方位角的计算公式：sin(A)＝cos(δ)*sin(t)/cos(h)，A即为太阳方位角；h是太阳高度角，其计算公式：sin(h)＝sin(φ)*sin(δ)+cos(φ)*cos(δ)*cos(t)；t是太阳时角，其计算公式：t＝15*(ST-12)，其中的ST＝(120-当地经度)/15，φ是当地纬度；δ是太阳赤纬，其计算公式：sin(δ)＝0.39795*cos(0.98563(N-173))，其中的N表示当前日期处于一年之中的第N天；
(4)主控制器根据计算出的当前时刻下的太阳方位角，太阳方位角除以步进角得到电机转动的脉冲数，电机驱动单元根据脉冲数驱动电机转动；
(5)电机运转后通过传动机构带动转盘转动，从而改变位于转盘上的高光谱仪的观测平面，使之与当前时刻下的太阳直射平面之间的夹角保持需要的角度，等待下一控制周期到来后，返回步骤(1)。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：包括高光谱仪、转盘以及转盘控制模块，所述高光谱仪安装在转盘上，所述转盘控制模块包括主控制器以及分别与之连接的参数输入单元、时钟单元和电源单元，所述转盘控制模块还包括电机驱动单元和电机，主控制器经电机驱动单元与电机连接，所述电机通过传动机构与转盘相连；主控制器通过时钟单元和参数输入单元获得时间信息和***所在经纬度信息，并根据这些信息生成电机驱动指令并传送给电机驱动单元，通过电机驱动单元控制电机转动，电机通过传动机构带动转盘转动，从而始终保持高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面成需要的角度。
2.根据权利要求1所述一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：所述高光谱仪的观测平面与太阳光直射平面的夹角始终保持135°。
3.根据权利要求1所述一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：所述电源单元包括太阳能控制器、太阳能板和蓄电池，太阳能板与蓄电池分别经太阳能控制器为主控制器供电，主控器根据光照情况选择太阳能电板或蓄电池供电，且在蓄电池点亮低于预设值时，控制太阳能电板为其充电。
4.根据权利要求1所述一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：所述转盘上标有刻度，用以显示转盘转动的角度。
5.根据权利要求1所述一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：所述电机与转盘之间的传动机构为蜗轮蜗杆。
6.根据权利要求1所述一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：所述主控制器采用STM32处理器。
7.根据权利要求1所述一种自动转动的高光谱仪海面辐照***，其特征在于：所述电机采用57步进电机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105446363A (zh) * 2015-12-23 2016-03-30 南京信息工程大学 一种自动转动的高光谱仪海面辐照***及其控制方法
CN106292744A (zh) * 2016-09-23 2017-01-04 南京信息工程大学 一种基于投影法的海气高光谱辐射自动观测***
CN106404175A (zh) * 2016-09-23 2017-02-15 南京信息工程大学 一种基于定位法的海气高光谱辐射自动观测***

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