توسعه راهکاری مبتنی بر تکنیک‌های فتومتری به‌منظور رصد پیوسته خورشید

رصد مشاهداتی خورشید در کاربردهای مختلفی مانند تنظیم جهت‌گیری صفحات خورشیدی در نیروگاه‌های خورشیدی، بررسی نحوۀ اثراگذاری جو در تمایز راستای مشاهداتی و واقعی خورشید، تعیین لحظات شرعی و زمان قابل استفاده است. اندازه‌گیری آزیموت و زاویۀ ارتفاعی خورشید در یک سیستم‌مختصات توپوسنتریک برای تعیین راستای خورشید کافی است. در این مقاله یک سامانه ساده جهت رصد پیوسته خورشید بدون نیاز به سازوکارهای رباتیک طراحی شده است. تصویربرداری از یک سطح محدب تیره و تعیین راستای تابش خورشید از طریق مشاهدۀ بازتاب آن در سطح محدب، سنگ‌بنای طراحی این سامانه محسوب می‌شود. در روش پیشنهاد شده، موقعیت لکۀ براق خورشید در سطح محدب بطور خودکار شناسایی شده و با معلوم بودن راستای بازتاب و نرمال سطح، راستای خورشید بازیابی می‌گردد. مدل‌سازی سه‌بعدی سطح محدب و همچنین کالیبراسیون هندسی سامانه از اقدامات فنی اولیه در این روند محسوب می‌گردند. طراحی یک راهکار کالیبراسیون میدانی بمنظور تبدیل مشاهدات از سیستم‌ مختصات‌ محلی به مرجع یک سیستم‌ مختصات توپوسنتریک از دیگر مشارکت‌های نوآورانه این تحقیق قلمداد می‌شود. نتایج نشان داد که دقت این سامانه در تعیین ظهر شرعی 29/7 ثانیه، در بازیابی عرض جغرافیایی خورشید 0/31 درجه و در تعیین موقعیت جغرافیایی دقتی نزدیک به نیم درجه را برخوردار است. این دقت در کاربردهای غیردقیق نجومی و تنظیم جهت‌گیری صفحات خورشیدی مناسب خواهد بود.

development of a sun tracking system based on the photometric techniques

observational sun tracking can be used in various applications, such as adjusting the orientation of solar panels in photovoltaeic plants, analysing the effect of the atmosphere in differentiating between the observed and actual direction of the sun, determining religious moments, time and date. sun azimuth and elevation angle measured in a topocentric coordinate system are the parameters needed for sun tracking. in this paper, a simple sun-tracking system is designed without the need for any robotic actuators. imaging from a dark convex surface exposed by the sun and determining the sun’s position by finding its hotspot is the backbone of this system’s design. here, the hotspot position is automatically detected and the sun direction is retrieved by knowing the reflection direction and the normal of the convex surface. the 3d modeling of the convex surface and the geometric calibration of the proposed sun tracking system will need to be performed to reach this aim. so, the desgin of a field calibration solution to find the conversion between the measurments in the local coordinate system to a topocentric coordinate system is one of the other innovative contributions of this research. the results demonstrated that the accuracy of this system in determining noon is 29.7 seconds, in retrieving the latitude of the sun 0.31 degrees, and in determining the geographic position, it was approximately half a degree. these accuracies will be proper in non-precise astronomical applications and in adjusting the orientation of solar panels.