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《中国民航大学》 2016年
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基于机构学方法的地日运动建模及其应用研究

许晓峰  
【摘要】:太阳方向应用研究始终是一个重要的课题,它不仅在新能源开发领域被广泛重视,而且在天文导航领域也有非常重要的作用。作为一种古老的天文导航技术,利用太阳方向进行定位具有隐蔽性强、不受电磁干扰等优点。目前,太阳方向相关研究主要集中在提高装置精度等问题上,对算法原理性研究较少。而已有太阳方向算法的推导主要是基于球面三角学等复杂方法,不易被理解。本文从国内外太阳相关应用研究现状出发,分析了当前研究存在的问题,以此为基础展开对课题的研究。首先,将机构学原理应用到地日运动中,提出假想地日运动机构C1R2P2,以5个运动副可视化地耦合地球的对日运动。其次,根据串联机构C1R2P2建立运动学模型,分别采用D-H参数法和指数积(POE)公式进行正向运动学解析,在机构的运动空间中建立日心和地球位点的时间-空间方程。把此方程应用到太阳方向计算上,推导出由当地时间和经纬度表出的机构学太阳方向算法。再次,通过机构逆向运动学方法,对机构学太阳方向算法进一步探究,推导出由格林威治时间和太阳方向计算经纬度的方法,即机构学太阳定位方法。最后,分别对机构学太阳方向算法和定位算法进行应用性研究:通过MATLAB的GUI模块对提出的太阳方向算法和太阳定位算法进行了界面化设计,分别设计了太阳方向计算器和经纬度计算器,实现了单点计算的自动化;分析算法在智能手机应用中的可行性,进行方案和算法设计,开发出基于Android系统的太阳定角系统和基于IOS系统的摄像定位系统;针对目前太阳追踪系统轨迹追踪法中算法难于实现的问题,提出将机构学算法应用到追踪系统中,给出了概念化的设计方案。
【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P134;TH112

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