一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，天空亮度仪包括机箱、带有水平零位定位装置的水平转动臂、带有俯仰零位定位装置的俯仰转动臂，机箱的内部安装有单片机控制系统和与单片机控制系统相连的自动零位校正模块，自动零位校正模块进行零位校正的方法是通过读取上次关机前写入单片机控制系统中的天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来识别的。本发明专利技术将零位校正区分为正常情况和异常情况，并通过在单片机控制系统中设置天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来控制单片机执行相应零位校正流程，这样即便是在上次测量过程中出现故障，天空亮度仪依然能够自动校正零位，准确回到初始位置。

Automatic zero correction method based on open loop control type sky brightness meter

The invention discloses an automatic zero correction method for open-loop control of sky brightness meter based on the pitch, the sky brightness instrument comprises a chassis, a horizontal zero positioning device horizontal rotation arm, with zero pitch rotary arm positioning device, the chassis is arranged inside the MCU control system and MCU control system. Automatic zero correction module, automatic zero correction method for zero correction module is written by reading the last shutdown before the sky brightness meter based on single chip microcomputer in the system of the instrument works to identify the symbol. In the invention, zero correction is divided into normal and abnormal conditions, and by setting the sky brightness instrument in the microcomputer control system of instrument works symbols to control the microcontroller executes the corresponding zero correction process, so that even the failure occurred in the last measurement process, the sky brightness instrument still can automatically correct the zero position, accurate to initial position.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大气测量领域，具体是一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法。
技术介绍
传统的天空亮度仪是用一个或多个辐射接收装置扫描天空以获得亮度分布，在天空扫描模式下，需要跟踪太阳，并偏转给定的预设角度进行测量，如图1所示。在跟踪太阳时，当计算出太阳方位后，天空亮度仪需要能够从自身镜头所在方位正确转向太阳所在方位，其前提是需要确定自身镜头所在方位，并且能够根据自己方位和太阳方位两者关系换算出转向太阳时分别在水平方位和俯仰方位上所需转动的角度值，并且在扫描结束后，能够回到初始位置，因此零位校正算法是天空亮度仪能够正常自动工作的关键技术之一。为降低成本简化控制，天空亮度仪的水平和俯仰转动臂的电机系统采用常规的开环控制形式，且为了防止转动过程中的线缆缠绕，天空亮度仪采用内部走线形式，即图1所示俯仰转动臂12内部的几十条供电和信号线缆均贯穿通过中空的水平转动臂11内部而连接到机箱10内部的各功能模块，因此要求仪器在工作旋转时顺时针方向和逆时针方向的转动圈数必须相同，即顺时针转出一圈后必须逆时针转回一圈，以防总朝同一方向旋转而绞断内部线缆。然而，在跟踪太阳过程中，若天空亮度仪出现故障或异常断电时，探测器会停止在扫描方位，下次启动后，由于开环系统不带反馈无法感知自身方位，因此需要人员干预而手动将探测器方位归零到初始位置，操作不便且不好判断探测器鼓掌前的转出方向而容易绕线，自动化程度不高，且易损坏探测器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，以解决现有技术操作不便、自动化程度不高等局限性问题，旨在实现测量天空亮度过程中，无论正常工作与否，天空亮度仪上电开机后都能够自动地、正确地转向初始位置并记录自己的方位值。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，所述开环控制型天空亮度仪包括机箱，机箱上转动安装有带有水平零位定位装置的垂直于机箱的水平转动臂，水平转动臂上端转动安装有带有俯仰零位定位装置的平行于机箱的俯仰转动臂，机箱的内部安装有单片机控制系统和与单片机控制系统相连的信号处理系统、电机驱动控制模块、复位系统、串行通信模块、自动零位校正模块，水平方向上零位设为正南方向，水平方向上的初始位置设为正东方向，两者相差90°；将俯仰方向上零位设为平行地面方向，初始位置设为竖直向下方向，两者相差90°，其特征在于：通过自动零位校正模块进行零位校正，自动零位校正模块进行零位校正的方法是通过读取上次关机前写入单片机控制系统中的天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来识别的，具体步骤为：步骤1，读取仪器工作正常标识符号；步骤2，若仪器工作正常标识符号显示为+，则执行正常零位校正流程：步骤2.1，顺时针转动所述的水平转动臂，找水平方位零位；步骤2.2，顺时针转动所述的俯仰转动臂，找俯仰方位零位；步骤2.3，分别逆时针转动所述的水平转动臂和俯仰转动臂，重复步骤2.1-2.2；步骤2.4，若找零位失败，则上发自动校准零位失败报警信号；步骤3，若仪器工作正常标识符号显示为-，则执行修订零位校正流程：步骤3.1，读取上次异常关机时保存的异常断电瞬间的水平方位偏移值和俯仰方位偏移值；步骤3.2，重复步骤2.1-2.4，若未找到零位则回到断电之前的位置以保护现场；步骤3.3，转动水平转动臂，按逆时针方向360度找水平方位零位，如果未找到则继续按逆时针方向按水平方位偏移值找水平方位零位，若仍未找到，则按顺时针方向按所述的二倍水平方位偏移值找水平方位零位；找到水平方位零位后，水平转动臂逆时针转动90°到初始位置处并记录水平方位值；在按文件记录的偏移角度值找水平零位前先按逆时针方向360度找一次零位，是为了防止仪器在水平方位上向右转出去之后又向右找到水平零位而使仪器总体向右多转一圈，因为将水平方向上零位设为正南方向，水平方向上的初始位置设为正东方向，两者相差90°；将俯仰方向上零位设为平行地面方向，初始位置设为竖直向下方向，两者相差90°，即为了保证仪器每次开机第一次测量时水平和俯仰总先顺时针旋转；步骤3.4，转动俯仰转动臂，向下按俯仰方位偏移值找俯仰方位零位，若找不到则再向上90度找俯仰方位零位，找到俯仰方位零位后，俯仰转动臂固定在俯仰方位零位位置；步骤3.5，若水平或俯仰中有一个零位方位未成功找到，则向上位机上发故障报警信号。所述的一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，其特征在于：所述的步骤2.1中水平转动臂的转动范围不超过100度。所述的一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，其特征在于：在步骤2.1中，先进行粗找零位，再精细找零位，且为防止仪器误找零位，特设定仪器分别在正反两个方向上都找一遍零位。与现有技术相比本专利技术具有的积极效果在于：本专利技术将零位校正区分为正常情况和异常情况，并通过在单片机控制系统中设置天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来控制单片机执行相应零位校正流程，这样即便是在上次测量过程中出现故障，天空亮度仪依然能够自动校正零位，准确回到初始位置，从而能够自动地正确地跟踪到太阳而不需人工干预，极大地提高了仪器的自动化程度和工作可靠性，且不易损坏探测器。附图说明图1是天空亮度仪结构图。图2是正常零位校正流程图。图3是修订零位校正流程图。具体实施方式参见图1，一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，所述天空亮度仪包括：机箱，机箱上安装有带有水平零位定位装置的垂直于机箱的水平转动臂、带有俯仰零位定位装置的平行于机箱的俯仰转动臂，俯仰转动臂转动地安装在水平转动臂上，所述机箱的内部安装有单片机控制系统和与单片机控制系统相连的信号处理系统、电机驱动控制模块、复位系统、串行通信模块、自动零位校正模块。为方便测量和提高可靠性，保证仪器每次开机第一次测量时水平和俯仰总先顺时针旋转，特将水平方向上零位设为正南方向，水平方向上的初始位置设为正东方向，两者相差90°；将俯仰方向上零位设为平行地面方向，初始位置设为竖直向下方向，两者相差90°。参见图2和图3，所述的自动零位校正模块进行零位校正的方法是通过读取上次关机前写入单片机控制系统中的天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来识别的，具体步骤为：步骤1，读取仪器工作正常标识符号；步骤2，若仪器工作正常标识符号显示为“+”，则此时水平转动臂和俯仰转动臂均处于初始位置处，执行正常零位校正流程寻找零位：步骤2.1，顺时针转动所述的水平转动臂不超过100°，找水平方位零位，找到水平方位零位后逆时针转动90°到初始位置处并记录水平方位值；步骤2.2，顺时针转动所述的俯仰转动臂不超过100°，找俯仰方位零位，找到俯仰方位零位后逆时针转动90°到初始位置处并记录俯仰方位值；步骤2.3，若水平和俯仰其中之一找零位失败，则置水平和俯仰分别沿原路转回到找零位之前的原始方位上并上发零位故障报警信号；步骤3，若仪器工作正常标识符号显示为“-”，则仪器下次启动后的水平和俯仰方位都不一定在初始位置处，执行修订零位校正流程：步骤3.1，读取上次异常关机时保存的异常断电瞬间的水平方位偏移值和俯仰方位偏移值；步骤3.2，重复步骤2.1-2.3，先按正常情况在水平方位上找一次水平零位，若未找到零位则回到断电之前的位置以保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，所述开环控制型天空亮度仪包括机箱，机箱上转动安装有带有水平零位定位装置的垂直于机箱的水平转动臂，水平转动臂上端转动安装有带有俯仰零位定位装置的平行于机箱的俯仰转动臂，机箱的内部安装有单片机控制系统和与单片机控制系统相连的信号处理系统、电机驱动控制模块、复位系统、串行通信模块、自动零位校正模块，水平方向上零位设为正南方向，水平方向上的初始位置设为正东方向，两者相差90°；将俯仰方向上零位设为平行地面方向，初始位置设为竖直向下方向，两者相差90°，其特征在于：通过自动零位校正模块进行零位校正，自动零位校正模块进行零位校正的方法是通过读取上次关机前写入单片机控制系统中的天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来识别的，具体步骤为：步骤1，读取仪器工作正常标识符号；步骤2，若仪器工作正常标识符号显示为+，则执行正常零位校正流程：步骤2.1，顺时针转动所述的水平转动臂，找水平方位零位；步骤2.2，顺时针转动所述的俯仰转动臂，找俯仰方位零位；步骤2.3，分别逆时针转动所述的水平转动臂和俯仰转动臂，重复步骤2.1‑2.2；步骤2.4，若找零位失败，则上发自动校准零位失败报警信号；步骤3，若仪器工作正常标识符号显示为‑，则执行修订零位校正流程：步骤3.1，读取上次异常关机时保存的异常断电瞬间的水平方位偏移值和俯仰方位偏移值；步骤3.2，重复步骤2.1‑2.4，若未找到零位则回到断电之前的位置以保护现场；步骤3.3，转动水平转动臂，按逆时针方向360度找水平方位零位，如果未找到则继续按逆时针方向按水平方位偏移值找水平方位零位，若仍未找到，则按顺时针方向按所述的二倍水平方位偏移值找水平方位零位；找到水平方位零位后，水平转动臂逆时针转动90°到初始位置处并记录水平方位值；在按文件记录的偏移角度值找水平零位前先按逆时针方向360度找一次零位，是为了防止仪器在水平方位上向右转出去之后又向右找到水平零位而使仪器总体向右多转一圈，因为将水平方向上零位设为正南方向，水平方向上的初始位置设为正东方向，两者相差90°；将俯仰方向上零位设为平行地面方向，初始位置设为竖直向下方向，两者相差90°，即为了保证仪器每次开机第一次测量时水平和俯仰总先顺时针旋转；步骤3.4，转动俯仰转动臂，向下按俯仰方位偏移值找俯仰方位零位，若找不到则再向上90度找俯仰方位零位，找到俯仰方位零位后，俯仰转动臂固定在俯仰方位零位位置；步骤3.5，若水平或俯仰中有一个零位方位未成功找到，则向上位机上发故障报警信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于开环控制型天空亮度仪的自动零位校正方法，所述开环控制型天空亮度仪包括机箱，机箱上转动安装有带有水平零位定位装置的垂直于机箱的水平转动臂，水平转动臂上端转动安装有带有俯仰零位定位装置的平行于机箱的俯仰转动臂，机箱的内部安装有单片机控制系统和与单片机控制系统相连的信号处理系统、电机驱动控制模块、复位系统、串行通信模块、自动零位校正模块，水平方向上零位设为正南方向，水平方向上的初始位置设为正东方向，两者相差90°；将俯仰方向上零位设为平行地面方向，初始位置设为竖直向下方向，两者相差90°，其特征在于：通过自动零位校正模块进行零位校正，自动零位校正模块进行零位校正的方法是通过读取上次关机前写入单片机控制系统中的天空亮度仪的仪器工作正常标识符号来识别的，具体步骤为：步骤1，读取仪器工作正常标识符号；步骤2，若仪器工作正常标识符号显示为+，则执行正常零位校正流程：步骤2.1，顺时针转动所述的水平转动臂，找水平方位零位；步骤2.2，顺时针转动所述的俯仰转动臂，找俯仰方位零位；步骤2.3，分别逆时针转动所述的水平转动臂和俯仰转动臂，重复步骤2.1-2.2；步骤2.4，若找零位失败，则上发自动校准零位失败报警信号；步骤3，若仪器工作正常标识符号显示为-，则执行修订零位校正流程：步骤3.1，读取上次异常关机时保存的异常断电瞬间的水平方位偏移值和俯仰方位偏移值；步骤3.2，重复步骤2.1-2.4，若未找到零位则回到断电之...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文清，李建玉，黄宏华，钱仙妹，詹杰，徐青山，朱文越，饶瑞中，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34