基于太陽(yáng)角度的全自動(dòng)海洋光譜采集控制系統(tǒng)研究

楊 雷，王章軍，禹定峰，蓋穎穎，鄧 偉

（齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所 山東省海洋監(jiān)測(cè)儀器裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備工程技術(shù)研究中心，山東 青島 266001）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，海洋事業(yè)的發(fā)展越來越迅速，尤其是近些年來，針對(duì)海洋方面的研究取得了很多突破性的進(jìn)展。海洋水色反演對(duì)于研究海洋科學(xué)有著基礎(chǔ)性的作用[1]，尤其在海洋水體變化監(jiān)測(cè)、海洋生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析等方面起著不可替代的作用。通過傳統(tǒng)的光譜采集來反演海洋水色三要素[2]，需要人工進(jìn)行光譜的采集測(cè)量，但是人工控制光譜采集很難進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)有效測(cè)量[3-4]。全自動(dòng)的海洋光譜采集系統(tǒng)成為一個(gè)急需解決的問題。

要實(shí)現(xiàn)海洋光譜采集的全自動(dòng)控制，就需要對(duì)太陽(yáng)角度進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別跟蹤，并調(diào)整儀器位置的功能。目前，對(duì)于太陽(yáng)跟蹤的研究有很多，包括太陽(yáng)方位自動(dòng)跟蹤用于提升光伏發(fā)電效率[5]、太陽(yáng)能集熱效率[6]等。在太陽(yáng)光譜的自動(dòng)跟蹤采集方面，李文偉等[7]做了太陽(yáng)光譜輻照度儀自動(dòng)跟蹤裝置的研究，陳曉寧等[8]進(jìn)行了基于太陽(yáng)跟蹤的自動(dòng)光譜采集系統(tǒng)研制，但這些都只是局限于太陽(yáng)光譜的采集。對(duì)于海洋光譜自動(dòng)采集系統(tǒng)的研究，比較有代表性的產(chǎn)品包括：加拿大Satlantic公司設(shè)計(jì)的HyperSAS海面高光譜儀測(cè)量?jī)x、上海奕楓儀器設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的水面高光譜輻射自動(dòng)云臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)[9]等。但這些系統(tǒng)并未實(shí)現(xiàn)海洋光譜采集的全自動(dòng)化，無法根據(jù)太陽(yáng)角度自動(dòng)地調(diào)整儀器觀測(cè)平面的位置和探頭的指向角度。本文針對(duì)海洋光譜采集所存在的問題和已有海洋光譜自動(dòng)采集系統(tǒng)所存在的不足進(jìn)行了研究分析，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于太陽(yáng)角度變化實(shí)時(shí)調(diào)整儀器方位和探頭角度的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了海洋光譜采集的全自動(dòng)控制。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

全自動(dòng)海洋光譜采集控制系統(tǒng)（圖1）主要包括數(shù)據(jù)采集接收模塊、太陽(yáng)角度計(jì)算模塊、光纖探頭指向分析模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊。

圖1 系統(tǒng)模塊示意圖

1.1 數(shù)據(jù)采集接收模塊

數(shù)據(jù)采集接收模塊（圖2）主要采集接收計(jì)算太陽(yáng)角度所需要的信息，包括:（1）光譜采集位置的經(jīng)度、緯度，光譜采集的日期、時(shí)間，這些所需要的位置及時(shí)間信息由GPS模塊提供；（2）光纖探頭所在儀器觀測(cè)平面的初始方位角，該角度信息由電子羅盤提供。數(shù)據(jù)采集接收模塊將接收到的這兩部分信息發(fā)送給太陽(yáng)角度計(jì)算模塊。

圖2 數(shù)據(jù)采集接收模塊示意圖

1.2 太陽(yáng)角度計(jì)算模塊

太陽(yáng)角度計(jì)算模塊依據(jù)接收到的位置、時(shí)間和角度信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)的太陽(yáng)角度計(jì)算，太陽(yáng)角度的計(jì)算主要由PIC下位機(jī)控制系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完成，其計(jì)算流程如圖3所示。

圖3 太陽(yáng)角度計(jì)算流程圖

1.3 光纖探頭指向分析模塊

光纖探頭指向分析模塊根據(jù)計(jì)算得到的太陽(yáng)角度進(jìn)行指向分析，如圖4所示，ABCD平面為儀器所在的觀測(cè)平面，EFGH平面為太陽(yáng)光的入射平面。在進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)時(shí)一般要求儀器觀測(cè)平面與太陽(yáng)入射平面夾角為135°左右，即∠COH=135°，在進(jìn)行光譜采集時(shí)，光纖探頭依次需要采集天空光的下行輻亮度、水體的上行輻亮度和參考板的上行輻亮度[10-11]。如圖4所示，AO為測(cè)量參考板上行輻亮度時(shí)光纖探頭的指向；AW為測(cè)量水體上行輻亮度時(shí)光纖探頭的指向；AK為測(cè)量天空光下行輻亮度時(shí)光纖探頭的指向；AK位于ABCD平面內(nèi)。其中∠CAO和∠CAW均位于30°～60°之間。這樣設(shè)置觀測(cè)角度可以很好地避免太陽(yáng)直射和反射的影響，避免采集的光譜出現(xiàn)飽和的情況[11-12]。

圖4 水體光譜觀測(cè)幾何要求示意圖

1.4 轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊

轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊依據(jù)分析得到的結(jié)果，向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)指令，控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的角度值，使得儀器觀測(cè)平面到達(dá)要求的觀測(cè)位置，同時(shí)控制光纖舵機(jī)指向天空、海表面、參考板的所需角度進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)的采集測(cè)量。

2 太陽(yáng)角度計(jì)算過程

2.1 太陽(yáng)時(shí)角的計(jì)算

由于我國(guó)的時(shí)鐘時(shí)間都是執(zhí)行的北京時(shí)間，即東八區(qū)時(shí)間，而實(shí)際的當(dāng)?shù)貢r(shí)間即真太陽(yáng)時(shí)并非所用時(shí)鐘的北京時(shí)間，因此在進(jìn)行太陽(yáng)方位角計(jì)算時(shí)，首先要進(jìn)行所在地理位置的真太陽(yáng)時(shí)的計(jì)算，計(jì)算公式如下[13]：

式中：Tclock為所在位置的時(shí)鐘時(shí)間；Le為所在位置的經(jīng)度。計(jì)算得到真太陽(yáng)時(shí)后，便可根據(jù)計(jì)算得到的真太陽(yáng)時(shí)來計(jì)算所在位置的當(dāng)前太陽(yáng)時(shí)角。

2.2 太陽(yáng)赤緯的計(jì)算

太陽(yáng)赤緯即太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度值，其值的大小變化主要由日期決定，太陽(yáng)赤緯的計(jì)算根據(jù)所要求的計(jì)算精度不同有著很多的計(jì)算方法，這里參照參考文獻(xiàn)[13]中的研究結(jié)果，采用所有太陽(yáng)赤緯計(jì)算中精度較高的Bourges算法來計(jì)算太陽(yáng)赤緯角，如下式所示：

其中：

式（5）中：dn值為所要計(jì)算日期在當(dāng)年的第幾天，即平年 dn值為 1～365，閏年 dn值為 1～366。

2.3 太陽(yáng)高度角的計(jì)算

對(duì)于某個(gè)觀測(cè)位置的太陽(yáng)高度角指的是所在位置太陽(yáng)光線與通過該位置與地心相連的地表切面的夾角[10]。觀測(cè)位置確定后，影響太陽(yáng)高度角大小的主要是時(shí)間，一天當(dāng)中日出和日落的時(shí)候太陽(yáng)高度角最小為0°，正午時(shí)分太陽(yáng)高度角最大為90°。因此，計(jì)算太陽(yáng)高度角需要觀測(cè)地的地理緯度信息、根據(jù)日期計(jì)算得到的太陽(yáng)赤緯信息和根據(jù)當(dāng)天時(shí)間計(jì)算得到的太陽(yáng)時(shí)角信息，計(jì)算公式如下所示[14]：

式中：Ll為所在觀測(cè)位置的地理緯度信息。

2.4 太陽(yáng)方位角的計(jì)算

太陽(yáng)方位角指的是太陽(yáng)光的入射方向與地平面之間的夾角，通常也被定義為以目標(biāo)物的北方向?yàn)槠鹗挤较?，以太?yáng)光的入射方向?yàn)榻K止方向，按順時(shí)針方向所測(cè)量的角度[14]。本文中，為了計(jì)算時(shí)的區(qū)分方便，以目標(biāo)物的正南方向?yàn)槠鹗挤较?，?dāng)上午時(shí)太陽(yáng)方位為南偏東，此時(shí)太陽(yáng)方位角即為負(fù)的該角度值。當(dāng)下午時(shí)太陽(yáng)方位為南偏西，此時(shí)太陽(yáng)方位角即為正的該角度值[15-16]。

3 中國(guó)近海海域太陽(yáng)方位角變化分析

本系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)采集海洋光譜信息的全自動(dòng)化，利用所得到的光譜信息反演水色三要素的值，以應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋水文分析等方面。而遠(yuǎn)海大洋的Ⅰ類水體中水色三要素的含量相對(duì)較少且短時(shí)內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)其研究的意義相對(duì)小于光學(xué)復(fù)雜的近岸Ⅱ類水體。該系統(tǒng)大多應(yīng)用于近海的Ⅱ類水體的光譜采集工作，因此這里針對(duì)中國(guó)近海海域進(jìn)行太陽(yáng)方位角變化的分析。

3.1 不同海域太陽(yáng)方位角變化分析

分別在渤海、黃海、東海、南海海域選取4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息如表1所示。

表1 4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息

觀測(cè)日期為2019年9月1號(hào)，觀測(cè)時(shí)間為系統(tǒng)進(jìn)行海洋光譜采集的時(shí)間，即9:00 AM-4:00 PM，在上述條件下對(duì)4個(gè)不同海域的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行1 d的太陽(yáng)方位角仿真分析，分析得到仿真結(jié)果，如圖5所示。

圖5 不同海域太陽(yáng)方位角隨時(shí)間的變化趨勢(shì)

從圖5可以看出，同一天的相同觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，不同海域的太陽(yáng)方位角隨時(shí)間變化趨勢(shì)并不相同，渤海和黃海海域地理位置相近，地理緯度最高，太陽(yáng)方位角變化趨勢(shì)也十分接近，比較接近線性，南海海域與另外3個(gè)海域相比變化差異最大，地理緯度最低，太陽(yáng)方位角變化的線性趨勢(shì)也最差。4個(gè)觀測(cè)海域中太陽(yáng)方位角到達(dá)零度即正南方位的時(shí)間從圖中可以看出，由早到晚依次是東海、黃海、渤海和南海，也正是4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)度由高到低的順序。

為了更好地分析經(jīng)緯度不同對(duì)太陽(yáng)方位角變化趨勢(shì)的影響，分別設(shè)定緯度相同、經(jīng)度不同的4個(gè)仿真分析觀測(cè)點(diǎn)和經(jīng)度相同、緯度不同的4個(gè)仿真分析觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行太陽(yáng)方位角變化趨勢(shì)的仿真分析，觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息分別如表2～表3所示。

表2 4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息（緯度相同）

表3 4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息（經(jīng)度相同）

仿真的觀測(cè)時(shí)間設(shè)置為9月1日9:00 AM-3:00 PM，仿真結(jié)果如圖6～圖7所示。

圖6 相同緯度不同經(jīng)度太陽(yáng)方位角隨時(shí)間的變化趨勢(shì)

圖7 相同經(jīng)度不同緯度太陽(yáng)方位角隨時(shí)間的變化趨勢(shì)

通過上述仿真結(jié)果分析可以得出，相同緯度情況下，隨著經(jīng)度的變化，太陽(yáng)方位角的變化趨勢(shì)不變，不同經(jīng)度之間只存在著提前或者延時(shí)到達(dá)同一太陽(yáng)方位角的情況，經(jīng)度越低，延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)。相同經(jīng)度情況下，隨著緯度的變化，太陽(yáng)方位角的變化趨勢(shì)會(huì)出現(xiàn)不同，緯度越高，一天中太陽(yáng)方位角的變化趨勢(shì)越接近線性；緯度越低，太陽(yáng)方位角變化的線性趨勢(shì)越差，在低緯度情況下，越接近中午時(shí)分太陽(yáng)方位角變化越快，越接近早晚時(shí)分太陽(yáng)方位角的變化越慢。

3.2 不同季節(jié)太陽(yáng)方位角變化分析

對(duì)渤海的觀測(cè)點(diǎn)位分別在一年中不同季節(jié)進(jìn)行太陽(yáng)方位角變化的仿真分析，分別選取2019年3月22日、6月22日、9月22日、12月22日代表春季、夏季、秋季、冬季進(jìn)行觀測(cè)，得到的仿真結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同季節(jié)渤海海域太陽(yáng)方位角隨時(shí)間變化趨勢(shì)

從圖8可以看出，渤海海域春季和秋季一天中太陽(yáng)方位角的變化趨勢(shì)基本相同，冬季太陽(yáng)方位角的變化最接近線性，夏季時(shí)太陽(yáng)方位角變化的線性趨勢(shì)較差。季節(jié)對(duì)于太陽(yáng)方位角變化趨勢(shì)的影響與緯度相同，不同的季節(jié)太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度不同，冬季的冬至日時(shí)太陽(yáng)直射南回歸線，夏季的夏至日時(shí)太陽(yáng)直射北回歸線。對(duì)于固定的同一觀測(cè)點(diǎn)，不同的季節(jié)觀測(cè)點(diǎn)緯度距離太陽(yáng)直射緯度的緯度差值不同，由于觀測(cè)點(diǎn)位于北半球的渤海海域，冬季時(shí)緯度差值最大，觀測(cè)點(diǎn)與直射點(diǎn)的距離最大，夏季時(shí)緯度差值最小，觀測(cè)點(diǎn)與直射點(diǎn)的距離最小。這一結(jié)果也與3.1小節(jié)中分析的“相同經(jīng)度情況下，緯度越高太陽(yáng)方位角變化趨勢(shì)越接近線性，緯度越低太陽(yáng)方位角變化的線性趨勢(shì)越差”相一致。

依據(jù)仿真分析得到的太陽(yáng)方位角變化規(guī)律可以對(duì)系統(tǒng)的方位角調(diào)整進(jìn)行有側(cè)重的設(shè)置。當(dāng)觀測(cè)位置位于高緯度海域或者是觀測(cè)季節(jié)為夏季時(shí)，早晚時(shí)分太陽(yáng)方位角的變化很慢，中午時(shí)分太陽(yáng)方位角變化很快，此時(shí)可以調(diào)整系統(tǒng)控制，早晚時(shí)每間隔較長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整一次系統(tǒng)角度，中午時(shí)間隔較短時(shí)間調(diào)整一次系統(tǒng)角度。這樣既可以保證角度調(diào)整的準(zhǔn)確性和精度，又可以節(jié)省早晚時(shí)分系統(tǒng)調(diào)整次數(shù)過多的功耗。當(dāng)觀測(cè)位置位于低緯度海域或者觀測(cè)季節(jié)為冬季時(shí)，太陽(yáng)方位角變化基本趨于線性，相同時(shí)間內(nèi)太陽(yáng)方位角的變化值相同，可以設(shè)置系統(tǒng)的調(diào)整角度值為固定值，免去系統(tǒng)的計(jì)算過程，提高了系統(tǒng)的調(diào)整效率。

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖9所示。轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)根據(jù)光纖探頭指向分析模塊發(fā)來的信息，實(shí)時(shí)地控制觀測(cè)儀器轉(zhuǎn)動(dòng)，保證光纖探頭所在的觀測(cè)平面滿足圖4所示的要求。轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)控制觀測(cè)儀器到達(dá)觀測(cè)平面后，光纖舵機(jī)控制光纖探頭進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，依據(jù)圖4所示的角度要求，控制探頭分別指向天空、海水、參考板采集所需要的光譜信息。

圖9 觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收、太陽(yáng)方位角計(jì)算、光纖探頭指向分析部分集成于參考板支撐立柱下方的機(jī)箱內(nèi)，通過485控制線、轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)控制線、光纖與觀測(cè)系統(tǒng)相連?？刂葡到y(tǒng)依據(jù)接收到的時(shí)間、位置、角度信息實(shí)時(shí)地向轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)和光纖舵機(jī)發(fā)送對(duì)應(yīng)的角度信息，光纖探頭采集到的光譜信息通過光纖傳送給控制系統(tǒng)，全自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)光譜的采集工作。

系統(tǒng)全自動(dòng)進(jìn)行光譜采集的詳細(xì)工作流程：

（1）PIC18控制器芯片通過485通信實(shí)時(shí)地接收來自羅盤的方位信息（儀器觀測(cè)平面與正南方向的角度差值信息）和GPS的位置信息（經(jīng)度、緯度信息），并通過串口通信將其發(fā)送給上位機(jī)系統(tǒng)。

（2）上位機(jī)系統(tǒng)接收到來自PIC18下位機(jī)系統(tǒng)傳輸?shù)慕?jīng)緯度信息并讀取系統(tǒng)的時(shí)間信息（年、月、日、時(shí)、分、秒），并依據(jù)章節(jié)2中的太陽(yáng)角度計(jì)算流程，實(shí)時(shí)計(jì)算太陽(yáng)的高度角和方位角。

（3）上位機(jī)系統(tǒng)依據(jù)接收到的羅盤方位信息確定正南所在的方向（即太陽(yáng)方位角的零度所在方向），依據(jù)1.3節(jié)中的觀測(cè)幾何要求，即儀器觀測(cè)平面與太陽(yáng)入射平面夾角為135°左右，以及步驟（2）中計(jì)算所得的太陽(yáng)方位角來確定當(dāng)前儀器觀測(cè)平面所需調(diào)整的角度值，并將該角度值發(fā)送給PIC18下位機(jī)系統(tǒng)。

（4）通過串口通信PIC18下位機(jī)系統(tǒng)接收到所需調(diào)整的角度值后，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)該角度值所需的PWM波控制信號(hào)并發(fā)送給圖9中的轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制儀器觀測(cè)平面到達(dá)所要求的位置。

（5）上位機(jī)系統(tǒng)依據(jù)計(jì)算得到的太陽(yáng)高度角和1.3節(jié)中的觀測(cè)幾何要求，分析計(jì)算得到光纖探頭指向天空、海面、參考板時(shí)光纖舵機(jī)所需轉(zhuǎn)動(dòng)的3個(gè)角度值，并通過串口通信依次將這3個(gè)角度值發(fā)送給PIC18下位機(jī)系統(tǒng)。

（6）上位機(jī)系統(tǒng)給PIC18下位機(jī)系統(tǒng)發(fā)送3個(gè)角度值的過程：發(fā)送時(shí)先發(fā)送指向天空的角度值，發(fā)送后等待2 s（以等待下位機(jī)控制系統(tǒng)控制光纖探頭轉(zhuǎn)動(dòng)并完成光譜信息采集），然后發(fā)送指向海面的角度值，再次等待2 s后，最后發(fā)送指向參考板的角度值。

（7）PIC18下位機(jī)系統(tǒng)通過串口通信接收到第一個(gè)角度值后，發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)至該角度值的控制指令給光纖舵機(jī)，控制光纖探頭轉(zhuǎn)動(dòng)指向天空，采集天空光的光譜數(shù)據(jù)，之后接收到第二個(gè)、第三個(gè)角度值后，分別控制光纖探頭指向海面和參考板，采集海面和參考板的光譜數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)在2019年6月搭載于“東方紅3號(hào)”科考船上，進(jìn)行了為期1個(gè)月的海上應(yīng)用示范。本次系統(tǒng)搭載實(shí)驗(yàn)于5月31日開始，從上海江南造船廠碼頭出發(fā)，經(jīng)過東海海域，于6月2日到達(dá)廈門近海船舶?？垮^地，補(bǔ)給后當(dāng)天出發(fā)前往南海實(shí)驗(yàn)海域，并在南海實(shí)驗(yàn)海域進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，于6月8日出發(fā)返回廈門近海船舶?？垮^地，6月9日進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)給后，再次出發(fā)前往南海實(shí)驗(yàn)海域，并于6月19日返回廈門近海船舶?？垮^地，補(bǔ)給后再次前往南海實(shí)驗(yàn)海域，最終于6月30日返航廈門現(xiàn)代碼頭。詳細(xì)的航線軌跡如圖10所示，圖中實(shí)心圓點(diǎn)為科考船?？康淖鳂I(yè)試驗(yàn)位置。

圖10 科考船停靠站位及航線區(qū)域示意圖

在為期1個(gè)月的海試過程中，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)了光譜的全自動(dòng)采集工作，圖11～圖13所示為選取的6月9日13:40-14:40的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)全自動(dòng)連續(xù)采集的天空光、參考板和海面的光譜曲線。

圖11 天空光光譜數(shù)據(jù)曲線

圖12 參考板光譜數(shù)據(jù)曲線

圖13 海面光譜數(shù)據(jù)曲線

從圖11～圖13中可看出，系統(tǒng)全自動(dòng)控制采集的光譜數(shù)據(jù)的光譜強(qiáng)度由強(qiáng)到弱依次為天空、參考板、海面，這符合實(shí)際情況，光譜曲線的變化趨勢(shì)也與實(shí)際相符，通過系統(tǒng)全自動(dòng)控制采集得到的光譜數(shù)據(jù)與人工測(cè)量采集得到的光譜數(shù)據(jù)基本一致。通過光譜曲線的分析對(duì)比可以得出，系統(tǒng)的全自動(dòng)光譜采集準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，可以替代人工進(jìn)行光譜采集，滿足實(shí)際需求。

5 結(jié)論

基于太陽(yáng)角度的全自動(dòng)海洋光譜采集控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了光譜采集的全自動(dòng)無人值守狀態(tài)，極大地節(jié)省了人力成本，同時(shí)也解決了人工測(cè)量光譜不連續(xù)、數(shù)據(jù)量小、覆蓋海域小等問題，實(shí)現(xiàn)了船載海洋光譜儀對(duì)搭載船只航行海域光譜連續(xù)觀測(cè)的功能。同時(shí)，對(duì)于太陽(yáng)角度的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)計(jì)算分析能夠很好地滿足光譜測(cè)量對(duì)于儀器所在觀測(cè)平面、觀測(cè)角度的要求，保證了系統(tǒng)全自動(dòng)采集的光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，可以替代人工完成光譜采集工作，并能夠準(zhǔn)確無誤地采集到海洋水色反演所需要的光譜信息。