本發(fā)明屬于日照模擬技術領域，具體涉及一種基于無人機的智能日照模擬系統(tǒng)。

背景技術：

太陽光與建筑的相互作用即日照與遮陽是建筑熱環(huán)境和光環(huán)境的重要組成部分，在建筑節(jié)能研究、建筑規(guī)劃設計等領域，都要充分考慮某地區(qū)的日照情況，包括日照時間、日影關系、物距遮擋等。通過建筑模型的日照模擬實驗，可以直觀地探討和研究建筑的日照遮陽情況，在設計之初就能檢查和模擬建筑在建成后的日照情況。

現(xiàn)有的日照模擬系統(tǒng)多采用導軌和懸臂上配平行光源模擬太陽光的形式，整個系統(tǒng)體積較大，系統(tǒng)笨重，不易拆卸和搬遷，且模擬太陽光源與被照面的距離固定使得應用受限。本發(fā)明采用無人機攜帶太陽模擬光源，并用傳感器構建三維坐標系統(tǒng)，系統(tǒng)搭建方便快捷，能夠靈活地根據(jù)實際情況來實現(xiàn)模擬，且無人機攜帶太陽模擬光源的形式也能直觀地模擬實際太陽運行軌跡等。

為了更準確地定位無人機從而模擬特定太陽高度角和方位角下的日照情況，本發(fā)明還采用了基于超聲波測距傳感器等的定位系統(tǒng)以及紅外傳感器的定位校準系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于無人機的智能日照模擬系統(tǒng)，通過無人機攜帶太陽模擬光源根據(jù)模擬建筑所在的地點和時間的太陽方位角和高度角精準定位，系統(tǒng)靈活易調(diào)整，適用于各種場合的日照模擬，可用于建筑節(jié)能研究、建筑規(guī)劃等。

本發(fā)明提供的基于無人機的智能日照模擬系統(tǒng)，包括無人機太陽模擬光源系統(tǒng)、工作平臺、智能終端控制設備、三維坐標構建系統(tǒng)；在智能終端控制設備輸入模擬建筑所在地的經(jīng)緯度坐標、日期和時間等信息，可自動計算出此時的太陽方位角和高度角，并通過控制無人機太陽模擬光源系統(tǒng)，使其到達室內(nèi)三維坐標系的指定位置和調(diào)整照射角度。其中：

所述的無人機太陽模擬光源系統(tǒng)，包括一架無人機，無人機下方搭載有太陽光模擬光源和定位校準模塊，無人機上方安裝有無線通信模塊和智能控制模塊；

所述室內(nèi)三維坐標構建系統(tǒng)，包括若干位置傳感器和紅外信號發(fā)生器；若干位置傳感器構建成半球形三維坐標系統(tǒng)；

所述工作平臺360°可旋轉，且可鎖定，用于模擬建筑朝向。

本發(fā)明中，與太陽光模擬光源出射平行的方向設置有紅外傳感器B，用于接收來自三維坐標構建系統(tǒng)的紅外信號發(fā)生器的紅外信號，來校準光源出射角度，使模擬太陽光始終射向中央的工作平臺。

本發(fā)明中，所用太陽光模擬光源，采用大功率均勻平行光光源，光束角小、工作平臺照度均勻、光譜可調(diào)，光參數(shù)基本與太陽一致。

本發(fā)明中，所用太陽光模擬光源的出射角度在豎直平面內(nèi)可調(diào)。

本發(fā)明中，所述的無人機上的定位校準模塊，包括超聲波測距傳感器、紅外接收傳感器A和三軸陀螺儀，無人機通過超聲波測距傳感器在室內(nèi)三維坐標系中定位，紅外接收傳感器A用于進行無人機位置的實時校準，三軸陀螺儀用于控制無人機角度。

本發(fā)明中，通過無線通信與無人機上的無線通信模塊完成信息傳輸，并通過智能控制模塊控制無人機動作。

本發(fā)明系統(tǒng)可拆卸，易搬運，充分利用無人機的優(yōu)勢，系統(tǒng)搭建靈活，不受場地限制，直觀體現(xiàn)太陽軌跡，精準實現(xiàn)日照模擬，可用于建筑節(jié)能研究、建筑規(guī)劃設計等領域。

附圖說明

圖1為基于無人機的智能日照模擬系統(tǒng)的整體示意圖。

圖2為無人機太陽模擬光源系統(tǒng)下方示意圖(仰視)。

圖3為無人機太陽模擬光源系統(tǒng)上方示意圖(俯視)。

圖中標號：1、無人機太陽模擬光源系統(tǒng)，2、工作平臺，3、三維坐標構建系統(tǒng)，4、無人機，5、超聲波測距傳感器，6、三軸陀螺儀，7、紅外接收傳感器A，8、紅外接收傳感器B，9、太陽光模擬光源，10、無線通信模塊，11、智能控制模塊。

具體實施方式

以下結合附圖和實例，對本發(fā)明做進一步說明。所描述的實施例僅為本發(fā)明的部分實施例?；诒景l(fā)明中的實施例而未作出創(chuàng)造性成果的其他所有實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種基于無人機的智能日照模擬系統(tǒng)，包括無人機太陽模擬光源系統(tǒng)1，工作平臺2、智能終端控制設備、三維坐標構建系統(tǒng)3。建筑模型置于工作平臺2上，工作平臺由多邊形底座、轉軸和圓形臺面構成，臺面直徑1m, 可360°旋轉，也可鎖定，用于模擬建筑朝向。室內(nèi)三維坐標構建系統(tǒng)3包括若干位置傳感器用來構建半球形三維坐標系統(tǒng)和若干紅外信號發(fā)生器用于校準無人機位置和光源角度。如圖2和圖3所示，無人機太陽模擬光源系統(tǒng)1包括一架無人機4，無人機4下方搭載的太陽光模擬光源9和定位校準模塊，無人機上方安裝無線通信模塊10和智能控制模塊11。操作人員在智能終端控制設備上輸入所要模擬的建筑所在的經(jīng)緯度坐標、日期和時間等信息，智能終端控制設備輸出此時此地的太陽方位角和太陽高度角，并通過無線通信與無人機4上的無線通信模塊10完成信息傳輸，并通過智能控制模塊11控制無人機4。無人機4上的定位校準模塊包括超聲波測距傳感器5、三軸陀螺儀6和紅外接收傳感器7。智能控制模塊根據(jù)超聲波測距傳感器5和三軸陀螺儀6控制無人機在室內(nèi)三維坐標系內(nèi)定位和轉向，同時紅外接收傳感器7接收來自三維坐標系統(tǒng)的紅外信號，對無人機的定位進行進一步校準。在無人機完成定位和轉向后，智能控制模塊11控制太陽模擬光源9在豎直平面內(nèi)轉動，使得太陽模擬光源9的方向對準工作平臺2，實現(xiàn)太陽高度角的模擬。同時在太陽光模擬光源9側面沿出射平行方向設置紅外接收傳感器8，對太陽模擬光源9的轉向角度進行實時校準。太陽光模擬光源9采用3 kW氙燈，配合特制大口徑凹面反射鏡，出射光平行度高，均勻性好。