一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的制作方法

1.本发明涉及光伏应用技术领域，特别是一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法。


背景技术：

2.为了让太阳能应用装置(包括但不限于太阳能发电装置、太阳能集热器等，下同)接收到最多的光能，需要将太阳能应用装置实施对光追踪和控制，以保证太阳能应用装置始终都能以最大的面积正对太阳光线的实际方向。
3.实施太阳能应用装置对光追踪和控制的方法，主要有实时探测太阳光入射角度的被动式追踪和根据天文知识计算太阳位置的主动式追踪。前者不受计算误差及节气变更的影响，只要光线探测装置检测的精度足够高，就可以满足太阳能应用装置的对光控制。后者需要进行复杂的数学计算，还需要繁复的天文知识支撑，太阳能应用装置的控制精度受制于计算结果的准确度和驱动控制累积误差大小的消除，并受节气变更的影响比较大，且不管天气如何、此时太阳能应用装置均按照其自身的控制轨迹运行、导致能源浪费和设备无谓多磨损，如果想要进行适当的调整控制，则还需要辅以其他的检测和控制手段。
4.而被动式追踪的现有技术，或需要各种遮挡光线的装置、增加了结构的复杂性；或由于采用复杂分布式光电器件、既不够准确又增加探测电路的复杂性而增加成本；或由于不同光电器件在同时受到光照时存在自身固有的输出变化误差、也不能准确地分辨光向的微小变化，加上不同的探测电路之间无论再如何精密调整匹配、相互之间也将存在探测出来的数值自身存在固有误差，等等；现有被动式追踪的技术若想解决这些缺陷，就需要其他的复杂辅助手段、导致其成本大幅增加，甚至无法彻底的得到根本解决。
5.被动追踪的现有技术多采用特制的四象限光电探测器，四象限光电探测器探向难于克服不同传感器在受到同等光照时输出信号的固有差异和不同输入电路之间存在的固有读入差异、且用通用传感器时相互之间存在的固有差异还相当大而无法精准判断来实现实际的准确跟踪，需要从器件本身提升精度来解决、其专用四象限光电探测器成本高昂，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，解决了现有的背景技术问题。
7.实现上述目的本发明的技术方案为：一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，包括光传感板、控制器、驱动装置、偏转机构、支撑机构以及遮光件，所述光传感板上除围绕中心环设有四个光传感器外、还在中心位置设有中位光传感器，环设的四个所述光传感器可布放为与偏转方向平行的高位光传感器和低位光传感器以及与偏转方向垂直的初位光传感器和终位光传感器，所述中位光传感器可用光传感板垂直中心线外侧布放的两个或多个并联光传感器替换，所述光传感板中心设有遮光件，所述光传感板外围另设有控制器，所述
光传感板固定于偏转机构的采光面面向太阳的一侧，所述光传感板高度角偏转极限位置和方位角旋转极限位置分别布置有高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器，所述偏转机构上连接有偏转驱动装置以及旋转驱动装置。
8.所述控制器与所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器之间通过模数转换器信号连接，所述控制器与偏转驱动装置以及旋转驱动装置之间通过电机驱动功放器信号连接，所述控制器与高极限位置传感器、低极限位置传感器、初极限位置传感器以及终极限位置传感器之间通过i/o接口信号连接。
9.所述光传感板为太阳能电池板、光电二极管板、光电三极管板、光电阻板或硅光电池板，所述高位光传感器、低位光传感器、初位光传感器、终位光传感器以及中位光传感器为太阳能电池、光电二极管、光电三极管、光电阻或硅光电池。
10.所述偏转驱动装置控制偏转机构的高度角调节，所述旋转驱动装置控制偏转机构的方位角调节。
11.所述偏转机构安装于支撑机构上。
12.一种基于多传感器信息的光向跟踪系统的驱动控制算法，包括以下算法：算法1、算法2、算法3、算法4以及算法5；
13.所述算法1，即在晚上时，所述光向跟踪系统处于归位等待状态，包括如下步骤：所述旋转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述初极限位置传感器的信号触发位置，所述偏转驱动装置驱动所述偏转机构处于所述低极限位置传感器的信号触发位置，前者即初极限位置，后者即低极限位置；
14.所述算法2，即白天尚未有首次跟踪到位前，每隔一段时间，如每一个整点，适时启动快速粗调后再慢速精调，包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9以及步骤10；
15.步骤1：所述控制器控制所述偏转驱动装置，自所述低极限位置快速偏转并升高到一定程度、如对应时点的实际太阳高度角，同时存储此时的偏转数量；其中，偏转数量在低极限位置时归零，当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自低极限位置向高极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则加到偏转数量中，而当所述控制器发出控制所述偏转驱动装置、使所述偏转机构自高极限位置向低极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则从偏转数量中减去，旋转数量的变化与此类似；
16.步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置，自所述初极限位置快速旋转至终极限位置，期间每旋转一定角度就读取一次所述光传感器的信号，同时，暂存此组信号的最大值和此时的旋转数量，并与已存储的所述光传感器前信号最大值比较，若更大、则以此组信号的最大值替换前信号最大值并更新信号最大值对应的旋转数量，若未超过、则前信号最大值及其对应的旋转数量均维持不变；一挨抵达终极限位置，所述控制器控制所述旋转驱动装置即自所述终极限位置快速反向旋转而返回到前信号最大值处再读取所述光传感器的信号，若此组信号的最大值不小于低阈值、则继续执行本算法2之步骤3或步骤4，反之，若此组信号的最大值小于低阈值、则转执行后述的算法5；其中，所述低阈值，其数据取自在有一定光照并且对准所述光传感板的情况下所述中位光传感器的信号值，而所述一定光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置在正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能，不少
于所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失；
17.步骤3：若所述高位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述低位光传感器的信号值更大(否则，跳转执行下一步骤)，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向快速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值已经小于在减去光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器的信号值，后即快速反向偏转返回到在快速偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处；反之亦然(特指：所述低位光传感器的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述高位光传感器的信号值更大)，此即完成高度角方向的首次快速粗调、后均转到后述的步骤5；其中，所述光传感器的所述信号值最大偏差是指所述光传感器的标准技术最大可能偏差值；
18.步骤4：若所述高位光传感器的信号值虽比所述低位光传感器的信号值大，但所述高位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述低位光传感器的信号值大，所述控制器控制所述偏转驱动装置使所述偏转机构往所述高位光传感器的方向中速偏转，期间间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值已经小于在减去所述光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器的信号值，后即快速反向偏转返回到在中速偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处；随后所述控制器控制所述偏转驱动装置沿着该返回最大值处的方向继续同向中速偏转，期间也间隔读取所述中位光传感器、高位光传感器和低位光传感器的信号值，同时，也比较所述高位光传感器与低位光传感器的信号值大小和比较、并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后仍然大于所述低位光传感器的信号值，后随即再次快速反向偏转后而返回到在此方向中速偏转过程中发现的所述中位光传感器信号最大值处，反之亦然(特指：所述低位光传感器的信号值虽比所述高位光传感器的信号值大，但所述低位光传感器的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述高位光传感器的信号值大)，完成高度角方向的首次快速粗调；
19.步骤5：所述控制器控制所述偏转驱动装置先往其中一个方向脉动偏转，其中所述脉动偏转是指短时快速偏转后又有间隔中断的规律性慢速偏转方式，在驱动间隙时读取所述中位光传感器的信号值；比较并存储所述中位光传感器的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述中位光传感器的信号值已连续数次、如连续超十次未再有最大值的更新，后即快速返回此方向脉动偏转过程中发现的所述中位光传感器信号最大值处；然后，所述控制器控制所述偏转驱动装置再往另外一个方向脉动偏转，在驱动间隙也读取所述中位光传感器的信号值比较并存储其最大值及其对应的偏转数量，直到所述中位光传感器的信号值已连续数次、如连续超十次未再有最大值的更新，最后再即快速返回到在此方向脉动偏转过程中发现的所述中位光传感器的信号最大值处，完成高度角方向的首次慢速精调；
20.步骤6：若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5；
21.步骤7：参照本算法2之步骤3至步骤5完成方位角方向的快速粗调和慢速精调，后若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5；
22.步骤8：参照本算法2之步骤3至步骤5，完成高度角方向的、再次的快速粗调和慢速精调；
23.步骤9：若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于高阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则执行后述的算法5；其中，所述高阈值，其数据取自有足够光照并对准所述光传感板的情况下所述中位光传感器的信号值，而其中，所述足够光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能超过了所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失的适当幅度；
24.步骤10：置位存储首次跟踪到位判断位为已有首次跟踪到位。
25.所述算法3包括如下步骤：步骤1、步骤2、步骤3、步骤4以及步骤5；
26.步骤1：白天已有首次跟踪到位后，而且上次跟踪到位后每隔一定短时间、如五分钟后，或者一定长时间内、如十五分钟内无光照等待途中又发现有光照后，开始顺序执行下一步骤，否则继续已开始的相应等待；
27.步骤2：同前述的算法2之步骤5，完成高度角方向的首次所述慢速精调；
28.步骤3：若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法4；
29.步骤4：参照本算法3之步骤2完成方位角方向的所述慢速精调；后若所述中位光传感器的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法4；
30.步骤5：同本算法3之步骤2，完成高度角方向的、再次的慢速精调；后若所述中位光传感器的最后的信号最大值小于所述低阈值，转执行后述的算法4，否则进入间隔一定短时间、如五分钟等待而转本算法3之步骤1。
31.所述算法4包括如下步骤：步骤1、步骤2以及步骤3；
32.步骤1：若白天跟踪到位但所述中位光传感器的最后的信号最大值小于所述低阈值后则进入一定长时间内、如十五分钟内等待，若又发现有一定光照、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值又不小于所述低阈值，则返回转执行前述的算法3；
33.反之，若期间光照始终都不足、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值始终都小于所述低阈值，则清除首次跟踪到位判断位为还没有首次跟踪到位过，则继续执行以下步骤；
34.步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置返回所述初极限位置，再控制所述偏转驱动装置返回所述低极限位置；
35.步骤3：若时间为夜晚，则返回转执行前述的算法1；若仍是白天，则返回转执行前述的算法2。
36.所述算法5包括如下步骤：步骤1、步骤2以及步骤3；
37.步骤1：若白天尚未有首次跟踪到位前、并且在返回到信号最大值处后但所述中位光传感器的最后的信号最大值小于所述低阈值后则进入一定长时间内、如十五分钟内等待，若又发现有一定光照、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值又不小于所述
低阈值，返回转执行前述的算法2之步骤3开始执行；
38.反之，若期间光照始终都不足、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值始终都小于所述低阈值，则继续执行以下步骤；
39.步骤2：所述控制器控制所述旋转驱动装置返回所述初极限位置，再控制所述偏转驱动装置返回所述低极限位置；
40.步骤3：若时间为夜晚，则返回转执行前述的算法1；若仍是白天，则返回转执行前述的算法2。
41.利用本发明的技术方案制作的该基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，具有突出的有益效果：硅光电池具有良好的屏蔽效果、抗干扰性、防水性和耐候性，对比四象限光电探测器另外增加了一个通用传感器，该第五个光传感器在不同时间和位置的自我输出对比进行准确精调、就可彻底消除不同传感器之间存在的固有输出误差和不同输入电路之间存在的固有读入误差，从而实现快速和连续的准确追踪到位，相对现有的四象限光电探测跟踪方式，结构更为简单、成本极为低廉、灵敏度更高、精确度更高
附图说明
42.图1为太阳光入射角度的示意图。
43.图2为本发明所述一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的各传感器和驱动装置之间的连接示意图。
44.图3为本发明所述一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的侧视结构示意图。
45.图4为本发明所述一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的俯视结构示意图。
46.图5为本发明图3所述一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的局部放大结构示意图。
47.图6为本发明图4所述一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法的局部放大结构示意图。
48.图中：1、光传感板；10、中位光传感器；11、高位光传感器；12、低位光传感器；13、初位光传感器；14、终位光传感器；2、位置传感器；21、低极限位置传感器；22、高极限位置传感器；23、初极限位置传感器；24、终极限位置传感器；3、驱动装置；31、偏转驱动装置；32、旋转驱动装置；4、控制器；5、偏转机构；6、支撑机构；7、遮光件。
具体实施方式
49.下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1至图6所示。
50.本发明实施例提供一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，可主要使用在各种太阳能应用装置。应该理解的是，太阳能应用装置中可具有一采集太阳光的采光面。采光面可以是指太阳能电池板、平面形太阳能集热装置的作用面，也可以是其它形状的太阳能集热装置的作用面，这里等价为一个平面进行描述，并不以此为限。这里所说太阳能应用装置可以具有现有技术的太阳光追踪控制装置及驱动装置，以及配套的支架、电源等必要辅助结构或条件；在本发明实施例中，所述驱动装置3可选择为本领域技术中各种单轴或双轴驱动
装置的结构形式，该太阳能应用装置的所述控制器4可集成安装于驱动装置3内。
51.本发明实施例提供的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统，如图3所示，可包括光传感板1、位置传感器2、驱动装置3、控制器4、偏转机构5、支撑机构6、遮光件7。控制器4可控制驱动装置3驱动偏转机构5的采光面进行追光运动，驱动装置3可选择为已有追踪系统的各种机械驱动结构，驱动装置3可选择进行单轴追踪或双轴追踪。另外，本领域技术人员应该理解的是，太阳光追踪系统也可以单独设置一控制器4与原有追踪系统的控制器配合使用。
52.本发明实施例提供的光向跟踪系统所述光传感板1上固定各光传感器，如图2、图3和图4所示，如与偏转方向平行的高位光传感器11、低位光传感器12和与偏转方向垂直的初位光传感器13、终位光传感器14在其垂直中心线外围对称均布，另还有中位光传感器10居中，或者，另还用其垂直中心线外侧对称布放的两个或多个并联光传感器来替代前述的居中的中位光传感器10，合称为中位光传感器10；所述光传感板1中间为所述遮光件7，所述光传感板1固定于偏转机构5的采光面面向太阳的一侧，所述光传感板1与采光面平行，或者，所述光传感板1垂直中心线与采光面垂直中心线重合；上述两种描述主要涉及平面形采光面或其它如球面等非平面形态采光面的区别，因此主要对齐参照可认为是取决于采光面的主光轴(或认为是采光面的垂直中心线)。
53.本发明实施例中，如图3和图4所示，光传感板1固定安装于偏转机构5的固定平台顶部，光传感板1的垂直中心轴线可与该太阳能应用装置采光面的主光轴相重合，以便于精确测量采光面的偏转角度信息。且，光传感板1与采光面实际上间隔有一定的距离，主要为了避免影响该采光面受光及太阳能应用装置中部的集热装置受光。另一方面，光传感板1远离偏转机构5的旋转轴心，角度偏转的同时还有显著的位置移动，能避免单一运动可能存在的滞怠，其对于偏转角度的感知更准确和更敏感。
54.本发明实施例中，也如图3和图4所示，高度角偏转极限位置和方位角旋转极限位置分别布放高极限位置传感器21、低极限位置传感器22、初极限位置传感器23、终极限位置传感器24，双轴跟踪时偏转方向和旋转方向各有一套所述驱动装置3、分别为偏转驱动装置31和旋转驱动装置32，或者，单轴跟踪时仅有一套所述驱动装置3。
55.本发明实施例中，光传感器能感测光照强度随入射角度的增大而逐渐变小、反之亦然，所述控制器4根据光传感器和位置传感器2的信号，按驱动控制算法控制驱动装置3的转动，先快速粗调、后慢速精调，通过光传感板1测得的光强变化趋势快速而且精准地自动判断实际光向和光向跟踪系统是否跟踪到位。这里所说的太阳光入射角度，如图1所示，在太阳光a射向受光面o时，入射角度是太阳光a与受光面o的法线n的夹角2。
56.本发明实施例中所述的驱动控制算法，对应不同时段和条件的所述控制器4基于多传感器信息的所述的不同驱动控制算法，包括算法1、算法2、算法3、算法4以及算法5。
57.所述算法1，即在晚上时，所述光向跟踪系统和太阳能应用装置均处于归位等待状态，如图3所示，期间所述光向跟踪系统和所述太阳能装置均处于
″
休眠
″
状态。其具体步骤：所述旋转驱动装置32驱动所述偏转机构5处于所述初极限位置传感器23的信号触发位置，所述偏转驱动装置31驱动所述偏转机构5处于所述低极限位置传感器21的信号触发位置，前者即初极限位置、后者即低极限位置，而其他极限位置的定义类似于此；
58.所述算法2，即白天尚未有首次跟踪到位前，每隔一段时间，如每一个整点，适时启
动快速粗调后再慢速精调，所述控制器4控制所述驱动装置3的具体步骤如下，包括步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9以及步骤10：
59.步骤1：所述控制器4控制所述偏转驱动装置31，自所述低极限位置快速偏转并升高到一定程度、如对应时点的实际太阳高度角，同时存储此时的偏转数量；其中，偏转数量在低极限位置时归零，当所述控制器4发出控制所述偏转驱动装置31、使所述偏转机构5自低极限位置向高极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则加到偏转数量中，而当所述控制器4发出控制所述偏转驱动装置31、使所述偏转机构5自高极限位置向低极限位置方向进行偏转时的偏转驱动指令数据的具体数量则从偏转数量中减去，旋转数量的变化与此类似；
60.步骤2：所述控制器4控制所述旋转驱动装置32，自所述初极限位置快速旋转至终极限位置。期间每旋转一定角度就读取一次所述中位光传感器10的信号，同时，暂存此组信号的最大值和此时的旋转数量，并与已存储的所述中位光传感器10前信号最大值比较，若更大、则以此组信号的最大值替换前信号最大值并更新信号最大值对应的旋转数量，若未超过、则前信号最大值及其对应的旋转数量均维持不变；一挨抵达终极限位置，所述控制器4控制所述旋转驱动装置32即自所述终极限位置快速反向旋转而返回到前信号最大值处再读取所述中位光传感器10的信号，若此组信号的最大值不小于低阈值、则继续执行本算法2之步骤3或步骤4，反之，若此组信号的最大值小于低阈值、则转执行后述的算法5。其中，所述低阈值，其数据取自在有一定光照并且对准所述光传感板1的情况下所述中位光传感器10的信号值，而所述一定光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置在正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能，不少于所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失；
61.步骤3：若所述高位光传感器11的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述低位光传感器12的信号值更大(否则，跳转执行下一步骤)，所述控制器4控制所述偏转驱动装置31使所述偏转机构5往所述高位光传感器11的方向快速偏转，如图3所示，期间间隔读取所述中位光传感器10、高位光传感器11和低位光传感器12的信号值，同时，比较所述高位光传感器11与低位光传感器12的信号值大小和比较并存储所述中位光传感器10的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器11的信号值已经小于在减去光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器12的信号值，后即快速反向偏转返回到在快速偏转过程中发现的所述中位光传感器10的信号最大值处；反之(特指：所述低位光传感器12的信号值减去光传感器信号值最大偏差后仍比所述高位光传感器11的信号值更大)亦然，此即完成高度角方向的首次快速粗调、后均转到后述的步骤5。其中，所述光传感器的所述信号值最大偏差是指所述光传感器的标准技术最大可能偏差值，引入其后再进行比较判断，是为了适当避免不同的所述光传感器在同等光照下存在固有的输出信号差异而对精准光向判断的负面影响；
62.步骤4：若所述高位光传感器11的信号值虽比所述低位光传感器12的信号值大，但所述高位光传感器11的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述低位光传感器12的信号值大，所述控制器4控制所述偏转驱动装置31使所述偏转机构5往所述高位光传感器11的方向中速偏转，如图3所示，期间间隔读取所述中位光传感器10、高位光传感器11和低位光传感器12的信号值，同时，比较所述高位光传感器11与低位光传感器12的信
号值大小和比较并存储所述中位光传感器10的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器11的信号值已经小于在减去所述光传感器信号值最大偏差后的所述低位光传感器12的信号值，后即快速反向偏转返回到在中速偏转过程中发现的所述中位光传感器10的信号最大值处；随后所述控制器4控制所述偏转驱动装置31沿着该返回最大值处的方向继续同向中速偏转，期间也间隔读取所述中位光传感器10、高位光传感器11和低位光传感器12的信号值，同时，也比较所述高位光传感器11与低位光传感器12的信号值大小和比较、并存储所述中位光传感器10的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述高位光传感器11的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后仍然大于所述低位光传感器12的信号值，后随即再次快速反向偏转后而返回到在此方向中速偏转过程中发现的所述中位光传感器10信号最大值处。反之(特指：所述低位光传感器12的信号值虽比所述高位光传感器11的信号值大，但所述低位光传感器12的信号值在减去所述光传感器信号值最大偏差后、却不比所述高位光传感器11的信号值大)亦然，而完成高度角方向的首次所述快速粗调；
63.步骤5：所述控制器4控制所述偏转驱动装置31先往其中一个方向脉动偏转，其中所述脉动偏转是指短时快速偏转后又有间隔中断的规律性慢速偏转方式，在驱动间隙时读取所述中位光传感器10的信号值；其中在驱动间隙才读取所述中位光传感器10的信号值，是为减少所述控制器4的硬件电路噪音干扰、尤其是在发出驱动控制指令时会对所述光传感器的信号输入电路产生固有的干扰，以进一步确保所读取的所述中位光传感器10信号值的准确性和稳定性。同时，比较并存储所述中位光传感器10的信号最大值及其对应的偏转数量，直到所述中位光传感器10的信号值已连续数次、如连续超十次未再有最大值的更新，后即快速返回此方向脉动偏转过程中发现的所述中位光传感器10信号最大值处；然后，所述控制器4控制所述偏转驱动装置31再往另外一个方向脉动偏转，在驱动间隙也读取所述中位光传感器10的信号值比较并存储其最大值及其对应的偏转数量，直到所述中位光传感器10的信号值已连续数次、如连续超十次未再有最大值的更新，最后再即快速返回到在此方向脉动偏转过程中发现的所述中位光传感器10的信号最大值处，从而完成高度角方向的首次所述慢速精调；
64.步骤6：若所述中位光传感器10的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5；
65.步骤7：类似本算法2之步骤3至步骤5，如图4所示，完成方位角方向的所述快速粗调和所述慢速精调。后若所述中位光传感器10的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5；
66.步骤8：类似本算法2之步骤3至步骤5，如图3所示，完成高度角方向的、再次的所述快速粗调和所述慢速精调；
67.步骤9：若所述中位光传感器10的最后的信号最大值不小于高阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法5。其中，所述高阈值，其数据取自有足够光照并对准所述光传感板1的情况下所述中位光传感器10的信号值，而其中，所述足够光照，是指在此光照强度下，太阳能应用装置正常运行过程中，所能收集转化利用的太阳能超过了所述光向跟踪系统和太阳能应用装置正常运行中的整体损耗或散失的适当幅度；
68.步骤10：置位存储首次跟踪到位判断位为已有首次跟踪到位。
69.所述算法3具体步骤如下，包括步骤1、步骤2、步骤3、步骤4以及步骤5：
70.步骤1：白天已有首次跟踪到位后，而且上次跟踪到位后每隔一定短时间、如五分钟后，或者一定长时间、如十五分钟内无光照等待途中又发现有光照后，开始顺序执行下一步骤，否则继续已开始的相应等待；
71.步骤2：同前述的算法2之步骤5，完成高度角方向的首次所述慢速精调；
72.步骤3：若所述中位光传感器10的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法4；
73.步骤4：类似本算法3之步骤2，完成方位角方向的所述慢速精调。后若所述中位光传感器10的最后的信号最大值不小于所述低阈值，则继续顺序执行下一步骤，否则转执行后述的算法4；
74.步骤5：同本算法3之步骤2，完成高度角方向的、再次的所述慢速精调。后若所述中位光传感器10的最后的信号最大值小于所述低阈值，转执行后述的算法4，否则进入间隔一定短时间、如五分钟等待而转本算法3之步骤1。
75.所谓算法4的具体步骤如下，包括步骤1、步骤2以及步骤3：
76.步骤1：若白天跟踪到位但所述中位光传感器10的最后的信号最大值小于所述低阈值后则进入一定长时间内、如十五分钟内等待，若又发现有一定光照、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值又不小于所述低阈值，则返回转执行前述的算法3；
77.反之，若期间光照始终都不足、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值始终都小于所述低阈值，则清除首次跟踪到位判断位为还没有首次跟踪到位过，则继续执行以下步骤；
78.步骤2：所述控制器4控制所述旋转驱动装置32返回所述初极限位置，再控制所述偏转驱动装置31返回所述低极限位置，如图3和图4所示；
79.步骤3：若已到晚上，则返回转执行前述的算法1；若仍是白天，则返回转执行前述的算法2。
80.所谓算法5的具体步骤如下，包括步骤1、步骤2以及步骤3：
81.步骤1：若白天尚未有首次跟踪到位前、并且在返回到信号最大值处后但所述中位光传感器10的最后的信号最大值小于所述低阈值后则进入一定长时间内、如十五分钟内等待，若又发现有一定光照、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值又不小于所述低阈值，返回转执行前述的算法2之步骤3开始执行；
82.反之，若期间光照始终都不足、即期间间隔读取的所述光传感器信号组的最大值始终都小于所述低阈值，则继续执行以下步骤；
83.步骤2：所述控制器4控制所述旋转驱动装置32返回所述初极限位置，再控制所述偏转驱动装置31返回所述低极限位置，如图3和图4所示；
84.步骤3：若已到晚上，则返回转执行前述的算法1；若仍是白天，则返回转执行前述的算法2。
85.而在传统的追踪控制中，主动式追踪策略下的装置存在不能灵活应变实际情况的问题，且其定时驱动机制也决定，大部分时间存在角度偏差、尤其累积误差。而传统的被动式追踪策略下的装置，类似于控放式策略这种的基于量变进行控制，仍是只能实现单位时间间隔上的间断式追踪，而且，光照导致的量变到质变的节点由于受影响因素较多，很难实现精确追踪。而类似于光电式太阳追踪策略的装置，由于检测电路中需要多个器件参与其
中，即使每个器件的误差都控制在1％内，叠加后仍然会有5％甚至以上的误差率。
86.而本发明实施例所给出的、最后阶段的慢速精调中，由于仅仅是中位光传感器10及其探测信号在不同时间和位置的自身数据对比，单个检测电路的时间前后上的误差条件都是基本相同的，因此对比结果不会受各相关器件及其读入电路的固有误差影响，可以彻底消除各种固有误差导致的影响。其探测精度基本取决于读取该输入信号的数模转换器精度，一般单片机自带的8位数模转换器就已可控制读值误差在1％内或更高，即本发明在慢速精调时其探测追踪控制精度可大幅提升到99％以上，从而可在低成本的情况下就可更精确地实现太阳光向的实时准确探测及其精确追踪控制。
87.应该理解的是，本发明实施例提供的基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，除可以与现有被动式或主动式太阳光追踪系统配合实现精确追踪控制外，还可以考虑在现有控制器内建采光面的基础定时追踪运转规则后，配合以本发明实施例提供的基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法实现快速而且精确的追踪控制。
88.可以理解的是，传统的基础追踪系统的控制器可以是基于被动式或主动式太阳光追踪策略进行基础的追踪方向和追踪量的控制。主动式追踪策略例如是时钟式、程序控制式；被动式太阳光追踪策略，例如是压差式、控放式太阳追踪策略或光电式太阳追踪策略。
89.时钟式太阳追踪策略是一种主动式的追踪策略，有单轴和双轴两种形式，其控制方法是定时法。根据太阳在天空中单位时间内的运动角度，计算出接受面单位时间内应转动的角度，从而确定出单位时间内驱动装置的驱动运作幅度，使得太阳能应用装置根据太阳的位置而相应变动。
90.程序控制式太阳追踪策略是与计算机相结合。首先利用一套公式通过计算机算出在单位时间内的太阳的相对角度位置，再计算出太阳光追踪装置被要求的位置，最后通过驱动传动装置达到要求的位置，实现对太阳高度角和方位角的追踪。
91.控放式太阳追踪策略，控放式太阳追踪装置可选择对太阳方位角进行单向追踪，操作时，例如是在太阳能应用装置采光面西侧安放一配重，作为太阳能接受面板向西转动的动力，并利用控放式自动跟随装置对此动力的释放加以控制，使采光面随着太阳的西偏而转动。这种把原动力与控制部件分离的方法，可以简化控制装置的结构，减少能量消耗(面板的转动动能来源于配重的势能)，为不用外接电源创造条件。释放机构的电磁铁的动力可由太阳能电池板供给。电池板装在采光面的上方，前面设有遮光板，当采光面对准太阳时恰好遮住阳光，使太阳能电池处于阴影区。一但太阳西移，遮光板的阴影随之移动，太阳能电池便受到阳光照射，输出一定数值的电流，从而发出偏移信号。信号经放大，使高灵敏的继电器动作，并通过执行继电器控制电磁铁吸合，于是制动装置松开，集热装置向西旋转，直至对准阳光。
92.光电式太阳追踪策略。光电式太阳追踪装置使用光敏传感器来测定入射太阳光线和追踪装置主光轴间的偏差，当偏差超过一个阈值时，执行机构调整集热装置的位置，直到使太阳光线与集热装置光轴重新平行，实现对太阳高度角和方位角的追踪。与前几种追踪装置相比，光电式追踪器可通过反馈消除误差，控制较精确，电路也比较容易实现。
93.本发明实施例中，如图2所示，所述控制器4可选择为单片机集成电路控制板，所述单片机内可集成模数转换器或外接模数转换器，通过模数转换器接收光传感板1上各光传感器受光照后产生的电信号；所述单片机内也可集成电机驱动功放接口或外接电机驱动
器，通过电机驱动功放接口输出驱动装置3所需的控制信号；所述单片机内也可集成i/o接口或外界i/o接口，通过i/o接口接收位置传感器2产生的信号变化。
94.一实施方式中，还可以利用采样电路检测各光传感器的电信号(电压、电流及/或功率)变化，采样电路可采用为本领域常用方案，也可以具有滤波整理器及信号隔离器对送至控制器前的信号进行处理；应该理解的是，整理器及信号隔离器还可以集成于智能控制器(单片机)中。
95.本发明实施例中，所述光传感板1可选择为一个单晶硅或多晶硅太阳能电池板、光电二极管板、光电三极管板、光电阻板或硅光电池板，而所述光传感器可选择为太阳能电池、光电二极管、光电三极管、光电阻或硅光电池，还可以是光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、ccd图像传感器和cmos图像传感器等本领域常用的感光电子元器件或上述各种电子元器件的组合或均布的方式安装于基板上。
96.本发明实施例中，所述控制器4分别控制所述偏转驱动装置31及/或所述旋转驱动装置32运转，并由所述偏转驱动装置31及/或所述旋转驱动装置32带动一所述偏转机构5上的固定平台进行相应的转动，从而驱动所述采光面及固定平台实时跟踪和对准太阳光的实际光线方向。
97.上述具体实施例的基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法在使用中，可参阅图3和图4内剖面放大示意图部分。与偏转方向平行的高位光传感器11、低位光传感器12在光传感板1垂直中心线外围对称设置，当太阳光光线方向与光传感板1平面不垂直(其垂直中心轴线与光线方向不重合)时，或，当光线的方向有小幅变化时，高位光传感器11和低位光传感器12所接收到的太阳光能便有一定的差别，如图5所示，高位光传感器11所感受到的太阳光能就远比低位光传感器12多；控制器4中该高位光传感器11和低位光传感器12对应的探测电路，所获得的高位光传感器11输出信号就会明显的比低位光传感器12强(单片机模数转换后的数值较大)。从而，控制器4可根据此信号差得出向高位光传感器11方向偏转的指令。其中，一种控制策略实施例是，当探测到与偏转方向平行或与偏转方向垂直的两两对应的光传感器输出信号不相同时，就向输出信号偏大的方向进行转动；且当两者信号偏差较大时则可选择更快的转动速度，从而通过快速粗调实现快速的
″
追踪到位
″
。
98.如图3所示，控制器4控制偏转驱动装置31向高位光传感器11所处西侧进行偏转运动，而在当根据高位光传感器11和低位光传感器12信号探测判断太阳光光线方向已
″
垂直
″
光传感板1平面(其垂直中心轴线与光线方向已
″
重合
″
)时，由于高位光传感器11和低位光传感器12之间的输出特性及其探测电路本身都会不可避免将分别存在一定的固有误差，实际上很可能并未完全的跟踪到位，因而还需要作进一步的精调确以。
99.本发明利用上述快速粗调到位后，或在上述探测判断接近
″
追踪到位
″
时，分析中位光传感器10在其中一个方向上追踪过程中的输出信号的变化趋势，若其信号持续变强，控制器4据此控制驱动装置3继续同向的脉动偏转，直至中位光传感器10的输出信号开始连续变弱才再判断真正的追踪到位；其后控制器4就指令驱动装置3转而反向快速偏转到该中位光传感器10信号最大值处的相应位置后才判断真正的追踪到位。
100.反之，若其信号在该方向上已持续变弱，控制器4则控制驱动装置3转而在另一个方向的脉动偏转，直至中位光传感器10的输出信号开始持续变强后再连续转弱时才再判断真正的追踪到位；其后控制器4就指令驱动装置3转而反向快速偏转到该中位光传感器10信
号最大值处的相应位置后才判断真正的追踪到位。
101.此外，本发明实施例中，每次的跟踪都可包括先进行高度角方向的跟踪、后进行方位角方向的跟踪、最后再进行高度角方向的跟踪三个阶段，可以更加充分地确保太阳光向实时探测及其追踪控制的准确性。
102.而且，在本发明实施例的慢速精调中，由于仅仅是中位光传感器10自身探测结果的历史数据来相比，就可以彻底消除各种固有误差导致的影响，从而更精确地实现太阳光向的实时准确探测及其追踪控制。
103.上述的一种基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，其所述光传感器优选硅光电池组合，其相对现有技术具有突出的有益效果，具体分析为：
104.被动式追踪的现有技术，以前大多利用光敏电阻或光敏半导体管(光敏二极管或光敏三极管，下同)作为探测基本器件，由于光敏电阻与光敏半导体管感应的是光照强度、其输出与光照强度有一定的对应关系而与受光入射角度没有相应对应关系，因此一般都需要利用遮挡结构来辅助才能探测光向，增加了结构的复杂性及其成本；光敏电阻和光敏半导体管都有一定尺寸大小，就算采取密集分布式，也无法连续不问断地探测出受光量变化曲线。本发明优选硅光电池作为探测器件，其输出信号与同时点的受光量(光照总量)成连续曲线的变化关系，比采用光敏传感器(有一定精度时其价格高达数十元人民币)来实现此功能的方式，本发明的成本仅仅需要人民币四五元，成本极为低廉。
105.同时，本发明在上述进一步精调探测分析的情况下，由于仅仅是中位光传感器10及其探测结果的历史数据来相比，就可以彻底消除各种固有误差导致的影响，其探测精度基本取决于读取光传感器输出信号的模数转换器精度。比如一般单片机自带的8位模数转换器就已可控制读值误差在1％内；即本发明在精调时探测追踪控制精度可大幅提升到99％，从而可在低成本(包括作为探测器件的硅光电池及其输入和控制的单片机成本)的情况下就可更精确地快速实现太阳光向的实时准确探测及其追踪控制。
106.综上所述总体可知，该基于多传感器信息的光向跟踪系统及其驱动控制算法，具有突出的有益效果：硅光电池具有良好的屏蔽效果、抗干扰性、防水性和耐候性，利用环设的四个光传感器输出两两对比先进行快速粗调后，再对中心的第五光传感器在不同时间和位置的自我输出对比进行准确精调、就可彻底消除不同传感器之间存在的固有输出误差和不同输入电路之间存在的固有读入误差，从而实现快速和连续的准确追踪到位，相对现有的四象限光电探测跟踪方式，结构更为简单、成本极为低廉、灵敏度更高、精确度更高。
107.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。