从东北方升起，绕过东南向，12时到达子午线上，方位正南，然后经西 南向到西北向日没。在一年之中的昼间时段最长，夜间时段最短，正午太阳高度角最大。
[0041] 冬至日，太阳从东南方升起，12时到达子午线，方位正南，然后在西南向日没，且在 一年之中昼间时段最短、夜间时段最长。就正午而言，一年中该日的太阳高度角最小。
[0042] 由于地理炜度的不同，从地平面观察到的太阳视轨迹亦不一样，因此，太阳的准确 位置应按太阳高度角与太阳方位角来确定。
[0043] 太阳高度角和方位角的计算方法
[0044] 由以上分析得知，在夏至日这一天的方位角是一年中的最大值，冬至日是一年中 太阳高度角最小值。了解了这两个特殊日子的太阳高度角和方位角，就能够清楚地知道一 年中太阳光线对某一特定炜度的覆盖情况。
[0045]hs和As的计算公式分别为[3]:
[0048]sin8 =0.39795cos[0. 98563 (N-173)]
[0049]Q=(TT-12)X15。
[0050]TT=ZT+(当地经炜度-时区中线炜度）*(1/15)+时差
[0051]时差（弧度）=0? 000076+0. 001869cos9Q-0. 032076sin9Q-0. 014616cos2 9 0-0 .04085sin2 0 〇
[0052]时差（小时）=时差（弧度）X12+
[0054] 其中：hs表示太阳高度角；As表示太阳方位角；S表示太阳赤炜；P表示船舶所 在炜度；D表示太阳时角；TT表示真太阳时；ZT表示船时（世界时）；EQ表示时差；P表示 炜度；N表示为天数，自1月1日计起；0。表示日角。
[0055] 本发明提供一种船载式太阳能电池板自适应方法，如图1所示，它包括以下步骤：
[0056]S1、根据船的位置和当前日期及时间，计算太阳高度角和太阳方位角；
[0057] 所述船的位置为经度和炜度信息；船的位置和当前日期及时间均从船上已有设备 中导入或手动输入；
[0058] 所述的太阳高度角和太阳方位角根据天文学原理计算得到；
[0059]S2、根据太阳高度角hs、太阳方位角As和船舶转向角调整太阳能电池板的角度， 使得太阳能电池板与太阳光线垂直；
[0060] 通过电罗经获得船舶船首向，经算法分析得到船舶转向角；设太阳能电池板与经 线之间所夹的锐角或直角为A，太阳能电池板与炜线之间所夹的锐角或直角为B，船舶转向 前船舶首尾线与船舶转向后船舶首尾线的夹角为C(角C可为钝角、直角、锐角）；
[0061] 所述的S2具体为：
[0062] 首先启动复位键的设置。在该系统和装置在开机时刻，系统会自动将电池板恢 复到固定位置，该位置特征为：太阳能板与船舶所在位置经炜线交叉所形成的平面平行， 即保持太阳能板与经炜线的夹角为零度。转动太阳能电池板使得A=hs，地方时为（06 : 00-12:00)B=As;时间在（12:00-18 :00)时，B= (360° -AS)，C=船舶转向角，且C的方 向与船舶转向角相反。
[0063] 1?自适应太阳高度角hs变化
[0064] 在某日日中天时，船舶沿着子午线航行，在不同炜度的船舶测得太阳高度角不同。 通过GPS输出的炜度和日期经算法分析输出此时此地的太阳高度角大小。本发明专利为保 持太阳能电池板与太阳光线保持垂直。根据算法分析得出的太阳高度角，如图5所示，当船 舶位于太阳直射点以北时，通过第二驱动旋转单元，单片机STM32控制第三舵机17向左转 动，并通过第六齿轮21带动23-构架自动绕轴向北转动，转动角的大小为A。当船舶位于 太阳直射点以南时，单片机STM32控制17-第三舵机向右转动，并通过21-第六齿轮带动 23-构架自动绕轴向南转动，转动角的大小为A。本发明专利实时自动调节自适应角A，使太 阳能电池板在日中时刻在任何位置都保持与太阳光线保持垂直，即自适应太阳高度角的变 化。从而提高太阳能的利用率。
[0065] 2?自适应太阳方位角As变化
[0066] 每天太阳相对地球做东升西降视运动。随着时间的变化，太阳方位角不断变化，导 致太阳光线与太阳能电池板的夹角在炜度经线方向不断改变，通过GPS输出的时间和经炜 度经算法分析输出此时此地太阳方位的大小。本发明专利为了使太阳光线与太阳能电池板 在炜度经线方向上保持垂直，根据算法分析得出的太阳方位角，如图5所示，在太阳日出过 程中，即时间在（06 :00-12:00)时，通过第三驱动旋转单元，单片机STM32控制第二舵机14 向左转动，进而带动第四齿轮12和第一传动齿轮13的转动，通过第二齿轮9和第三齿轮10 改变转动方向，使轴5转动进而使太阳能电池板1向东方转动，转动角度为自适应角B，且保 持自适应角B与太阳方位角相等；在太阳日落过程中，即时间在（12:00-18 :00)时，单片机 STM32控制第二舵机14向右转动，进而带动第四齿轮12和第一传动齿轮13的转动，通过第 二齿轮9和第三齿轮10改变转动方向，使轴5转动进而使太阳能电池板1向西方转动，转 动角度为自适应角B，且保持自适应角B与（360° -AS)相等，如图7所示。从而实时保持 太阳光线在炜度经线方向保持与太阳能电池板垂直，进而提高太阳能的利用率。
[0067] 3.自适应船舶转向变化
[0068] 船舶航行过程中会不断地转向，太阳相对于固定在船舶上的太阳能电池板的方位 不断发生变化，导致太阳光线与太阳能电池板的夹角在水平方向不断改变。本发明为了使 太阳光线与太阳能电池板在水平方向上保持垂直，通过电罗经输出的船舶船首向，经算法 分析输出船舶转向角的大小，根据算法分析得出的转向。如图5所示，通过第一驱动旋转单 元，单片机STM32控制6-第一舵机带动3-第一齿轮转动，转动角度为自适应角C，且转动自 适应角C的大小与船舶转向角相同，方向相反，如图8所示。从而保持太阳光线在炜度经线 方向保持与太阳能电池板垂直，进而提高太阳能的利用率。
[0069] 上述向左和向右转动定义为：从上空往下看，逆时针方向为向左，顺时针方向为向 右。
[0070] -种用于实现上述船载式太阳能电池板自适应方法的船载式自适应太阳能电池 板搭载装置，包括主控单元，以及与主控单元连接的3个驱动旋转单元，分别使得太阳能电 池板绕x、y、z轴转动，其中x、y、z轴构成空间三维坐标系，x、y轴均与水平面平行，z轴为 竖直方向；主控单元用于计算太阳高度角hs、太阳方位角As和船舶转向角，发出控制指令 给相应的驱动旋转单元。
[0071] 所述的3个驱动旋转单元均通过齿轮传动。
[0072] 如图5所示，第一驱动旋转单元包括第一舵机6、第一轴承4、第一齿轮3和第一支 架2,其中第一支架2设置在太阳能电池板1的后部用于支撑太阳能电池板1，第一支架的 末端与第一轴承4连接，第一舵机6通过第一齿轮3带动第一轴承4和第一支架2 -起绕 轴承旋转，轴承为y轴方向，对应自适应交角C。此时，太阳能电池板1旋转角度为C，如图 8所示，可以修正因为船舶转向而导致的太阳能板相对太阳光线的转移，通过第一驱动旋转 单元机械转动，保证了太阳能板的空间稳定性。
[0073] 第二驱动旋转单元包括第二舵机14、第一传动齿轮13、第四齿轮12、第三齿轮10、 第二齿轮9和轴5,其中第一传动齿轮13和第四齿轮12设置在固定顶座8和固定底座15 之间的轴承上，第二齿轮9固定在轴5的下端，轴5的上端连接第一支架的底部，第二舵机 14通过驱动第一传动齿轮13带动轴承上的第四齿轮12转动，从而传递给第三齿轮1