如何判定工作平台在天文状态下水平、俯仰相对于太阳的绝对位置，是天文导航、定位 的关键技术；同时太阳能作为绿色、高效能源，关于太阳能能源设备对太阳最大辐射的跟踪 以及对太阳能能效的最大利用也是现代社会讨论的热点问题。以上两个方面的问题我们都可 以通过提取太阳质心进行处理及后续操作。 

首先谈一下天文导航的部分，类似于月球车、火星车等类似工作平台因为需要在各类不 同的地形环境下完成科学探测的高强度、高精度任务。但由于其工作环境恶劣，也并不像在 地球上一样拥有 GPS 等卫星导航。这就要求其自身的导航定位系统需要有高度的自主性，所 以基于太阳质心提取的天文导航就显的很有必要，用来实现此类工作平台的初始定位和定向 导航。

接下来再谈太阳能利用的部分，能源的高效利用，绿色使用早已成为社会关注的热点问 题。而煤炭、石油等从开采就伴随着大量环境污染的不可再生能源也逐渐面临着枯竭。能源 危机是横亘在人类发展前进道路上的一座大山；同时现有能源的低能效转化率和高污染率也 显得与现如今人们向往的绿色生活格格不入。而太阳能作为一种永不枯竭、绿色无污染的清 洁能源，也逐渐地在平常人家得以普及。但是由于现有技术的掣肘，本身应具有很高的光电、 光热转化率的太阳能在实际的应用中，效率并不是很好。尽管可能存在光强不够、昼夜交替 等问题，此时太阳能电池板不能完全正面的接收光照，自然会使其输出功率大幅减少。所以 高精度的定位太阳质心位置，让太阳能能源设备最大幅度的接受太阳辐射，实时的跟踪太阳 的角度和方位变化，有助于我们更加高效的利用好太阳能。

1.2 国内外课题研究现状

1.2.1 天文导航方向

天文导航，一般定义为通过对天体的观测，尤其是测算太阳等恒星或行星的高度角从而 得到自身的地理位置的过程。毫无疑问，太阳就是最佳适用于天文导航的天体：它拥有足够 的亮度；很容易将它与背景天体分割开来。所以航天技术经过几十年的发展，也早已将具有 定位、导航功能的太阳传感器带上了太空。 

天文导航包括天文定位和天文定向，顾名思义很好理解。同时天文定位、定向又根据其选取参照系的不同分为绝对和相对；其中绝对导航是以工作平台所在天体的质心作为参考原 点，，其中本次毕业设计相关的基于太阳质心定位的算法就属于绝对导航技术；相对导航技术 主要包括视觉导航和惯性导航。 

以下为天文导航的具体实现方法： 

（1）直接画图定位：人工方法操作复杂，效率低下。 

（2）基于太阳高度观测的方法：一般用于行星探测器上。 

（3）观测太阳方向矢量的方法：用于火星车“机遇号”和“勇气号”。 

1.2.2 太阳能利用方向

太阳能利用最主要的方面就是光伏发电，光伏产业由美国兴起，产业技术不断升级，先 后推广到日本、印度、欧洲等地，并且由于其绿色属性，新型能源。所以得到政府支持与投 入，得以大幅发展，在总能源结构中所占比例逐年增长，成为以上国家多样化能源的重要组 成部分。同样的，中国从 1958 年就开始对光伏期间进行研究，经过这么多年的技术沉淀，也 成长为世界第一大光伏设备出口国。 光伏产业的蓬勃发展也带动了对太阳能高效化利用的讨论与要求，对太阳质心的提取以 保证光伏设备对太阳光的持续跟踪也就变得重要起来。 

捷克科学院物理研究所依靠形状记忆合金调节器，研制出单轴太阳跟踪器，可实现对太 阳光强的自动跟踪。大幅提高了装置的太阳能吸收率。  Matlab基于数字图像处理的太阳质心提取算法研究(2):http://www.chuibin.com/tongxin/lunwen_205620.html