胡 凱,徐 亮,楊偉鋒,曲立國,金 嶺,成瀟瀟,沈先春,王鈺豪,劉建國,劉文清

(1中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230031;2中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),安徽 合肥 230026)

0 引言

太陽輻射是地球上一切活動(dòng)的主要能量來源,其發(fā)射的電磁輻射在地球大氣上界隨波長的分布叫做太陽光譜,通過大氣對太陽光譜變化的反應(yīng),可以確定大氣結(jié)構(gòu)、地表溫度等信息,其也是一種有效的遙測整層大氣中污染氣體含量的方法[1?3]。以太陽直射光作為光源,通過測量和分析太陽光經(jīng)過大氣層后的吸收光譜來確定氣體成分并反演氣體濃度的太陽掩星通量(SOF)方法是一種新興的測量氣體排放率的方法,其基于利用與太陽追蹤器相連接的傅里葉變換紅外(FTIR)光譜儀記錄太陽的寬帶紅外光譜,此系統(tǒng)可進(jìn)行定點(diǎn)觀測、車載走航觀測、機(jī)載觀測;能夠做到對某一較大區(qū)域內(nèi)污染氣體的排放及分布狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速的監(jiān)測[4?6]。研究表明:太陽追蹤器的設(shè)計(jì)對于該類系統(tǒng)的使用范圍、安裝調(diào)試和性能都有很大的影響[7]。2005年,Kihlman等[8]為了使SOF方法更有效,開發(fā)了一種新的主動(dòng)太陽跟蹤器,其主要由上下兩個(gè)反射鏡及位置探測器組成,該追蹤器存在的問題是:當(dāng)太陽的高度角較高時(shí),下反射鏡無法將太陽光反射到上反射鏡,從而無法在低緯度地區(qū)使用;且太陽位置變化時(shí),經(jīng)過上下反射鏡后進(jìn)入光譜儀中太陽光的光通量也在變化,無法保證光譜的信噪比一致。2011年,Gisi等[9]為了將太陽直射光的輻射非常精確地耦合到FTIR光譜儀中,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于攝像頭的太陽跟蹤器,這種方式的跟蹤需要圖像處理算法進(jìn)行反饋調(diào)節(jié),會(huì)增加控制回路時(shí)間,不適于移動(dòng)平臺(tái)上的高精度跟蹤。

本文提出了一種太陽跟蹤系統(tǒng),由兩個(gè)相對于垂直方向保持45°的橢圓面反射鏡組成,利用小孔成像原理和光電式跟蹤方法進(jìn)行跟蹤,并對該系統(tǒng)進(jìn)行了光學(xué)建模分析。此結(jié)構(gòu)有利于安裝調(diào)試,提高了光通量的穩(wěn)定性,適用于移動(dòng)平臺(tái)上的全方位、高精度跟蹤,并且在中國區(qū)域都可以使用。結(jié)合太陽掩星方法和傅里葉變換紅外光譜技術(shù),設(shè)計(jì)了一套用于太陽光譜地基跟蹤遙感的光學(xué)系統(tǒng),最后對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了分析和評價(jià)。

1 光學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)

基于SOF方法的系統(tǒng)通常由太陽跟蹤系統(tǒng)和傅立葉變換紅外光譜儀組成,具體的工作原理如圖1所示。FTIR光譜儀的工作原理是由光源發(fā)出的光束經(jīng)過一定的光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后,進(jìn)入干涉儀變成干涉光束,再由探測器接收干涉的信號,之后再經(jīng)過傅里葉變換的處理變成光譜圖。其主要由紅外光源、干涉儀、檢測器、光闌以及各種紅外光學(xué)元件等組成,光源覆蓋的光波段和所用的紅外光學(xué)元件的工作波段會(huì)限制FTIR光譜儀的工作范圍。而所設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用太陽為光源的被動(dòng)遙測技術(shù),不考慮光源工作波段限制的因素。系統(tǒng)選擇在實(shí)際測量中使用較多的600～5000 cm?1的中紅外波段,因此分束器選擇適用范圍為600～5000 cm?1的ZnSe分束器,檢測器選擇液氮冷卻型的MCT探測器,光譜響應(yīng)范圍為600～6000 cm?1,有效探測面積為1 mm2。

在FTIR光譜儀中干涉儀是最核心的部件,分束器是干涉儀系統(tǒng)中的一部分,目前干涉儀的種類繁多,但都是基于經(jīng)典邁克爾遜干涉儀的原理發(fā)展而來,所以此處選用的干涉儀結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀,其中動(dòng)鏡和定鏡均為平面反射鏡,根據(jù)國內(nèi)外類似干涉儀的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[10],選擇干涉儀的通光孔徑為24 mm。分辨率是FTIR光譜儀中的重要參數(shù)之一,其不僅受動(dòng)鏡移動(dòng)的最大距離的影響,還受進(jìn)入干涉儀的準(zhǔn)直光束發(fā)散角的影響,而分辨率與準(zhǔn)直光束發(fā)散角的關(guān)系為[11]

式中:αmax為準(zhǔn)直光束的最大發(fā)散角,Δν為分辨率,νmax為測量范圍內(nèi)的最大波數(shù)。高分辨的光譜可以有效區(qū)分物質(zhì)的吸收,但也會(huì)降低信噪比,所以要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇,此處選擇FTIR的分辨率為0.5 cm?1,由(1)式得出準(zhǔn)直光束的最大發(fā)散角為10 mrad。

太陽跟蹤系統(tǒng)主要用于跟蹤太陽并收集太陽的直射光,在基于SOF方法測量污染氣體時(shí),為了應(yīng)對高速行駛、車輛轉(zhuǎn)彎、上下坡等情況,太陽跟蹤系統(tǒng)需要一定的視場,通過對城市道路坡度的調(diào)查[12],其規(guī)定坡度不會(huì)超過12%,確定其視場角為10°。為了保證足夠的光通量、提高光譜的信噪比,并考慮到整體系統(tǒng)的尺寸,太陽跟蹤器的通光孔徑選擇為50 mm。

圖1 基于SOF方法的系統(tǒng)原理圖Fig.1 Principle diagram of the system based on SOF method

根據(jù)以上要求,確定太陽光譜地基跟蹤遙感光學(xué)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 太陽光譜地基跟蹤遙感光學(xué)系統(tǒng)的主要指標(biāo)Table 1 Specifications of solar spectrum ground-based tracking remote sensing optical system

2 太陽跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

太陽的跟蹤方法一般分為兩類,一類是基于反饋控制原理的閉環(huán)方法的主動(dòng)跟蹤,此類跟蹤系統(tǒng)跟蹤精度高;另一類是基于太陽天文坐標(biāo)的開環(huán)方法的被動(dòng)跟蹤,此類跟蹤系統(tǒng)無需使用反饋控制原理,但開環(huán)系統(tǒng)無法糾正任何錯(cuò)誤,無法補(bǔ)償系統(tǒng)中的干擾誤差。根據(jù)太陽光譜地基跟蹤遙感光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用要求,選擇精度較高的閉環(huán)主動(dòng)跟蹤方式。對太陽的全方位跟蹤可以通過一個(gè)高度角掃描鏡和一個(gè)方位角掃描鏡組合旋轉(zhuǎn)的方式來實(shí)現(xiàn),其光學(xué)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中高度角掃描鏡和方位角掃描鏡相對于垂直方向斜45°放置,高度角掃描鏡可繞水平軸旋轉(zhuǎn)360°,高度角掃描鏡和方位角掃描鏡可作為一個(gè)整體繞豎直軸旋轉(zhuǎn)360°,從而實(shí)現(xiàn)對太陽全方位的跟蹤;而且這種結(jié)構(gòu)可以使經(jīng)過該系統(tǒng)后的光通量保持穩(wěn)定。具體跟蹤的原理是利用小孔成像原理,在方位角掃描鏡上開一個(gè)小孔,并在小孔后面放置一個(gè)光電探測器,太陽光經(jīng)過高度角掃描鏡反射后,再傳輸?shù)椒轿唤菕呙桤R,此時(shí)會(huì)在光電探測器上留下一個(gè)和小孔一樣大小的光斑,根據(jù)光斑在光電探測器上的位置來判斷太陽的實(shí)時(shí)位置,再通過反饋調(diào)節(jié)來跟蹤太陽,此跟蹤方式簡潔方便,結(jié)構(gòu)簡單,只需根據(jù)探測光斑的偏移量來進(jìn)行跟蹤,減少了控制回路時(shí)間。

由太陽跟蹤系統(tǒng)的視場角和通光孔徑,計(jì)算出高度角掃描鏡和方位角掃描鏡均為長軸71 mm、短軸50 mm的橢圓平面反射鏡,高度角掃描鏡和方位角掃描鏡的中心相距137.5 mm,小孔在方位角掃描鏡的中心下方4.4 mm處。太陽跟蹤系統(tǒng)中的光電探測器選擇具有靈敏度高、測量精度高等特點(diǎn)的四象限位置探測器(PSD),其中心與小孔的中心同軸,尺寸為10 mm×10 mm。小孔直徑的設(shè)計(jì)考慮到,光斑過大會(huì)降低PSD的探測靈敏度,過小會(huì)增加加工難度,并且會(huì)降低光斑強(qiáng)度,從而降低PSD的測量精度,所以選擇直徑為0.5 mm的小孔[13]。太陽跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度與PSD的精度、電機(jī)的控制精度等有關(guān),假設(shè)其跟蹤精度最低為ω,PSD與小孔的距離為dmm,則探測器所達(dá)到的最大視場角要滿足

其測量精度也要達(dá)到dtan ω mm,所以在滿足視場角的條件下d值越大,對PSD測量精度的要求就越低,從而電子學(xué)方面的要求和成本也就越低,因此設(shè)計(jì)選擇d為28 mm。

圖2 太陽跟蹤系統(tǒng)的光路示意圖Fig.2 Schematic diagram of optical path of the sun tracking system

設(shè)出射光線向量為k(x,y,z),根據(jù)反射定律可以得出反射矢量公式為

經(jīng)過計(jì)算可以得出k的坐標(biāo)表達(dá)式,進(jìn)一步得出PSD上的太陽光斑軌跡方程為

式中:x1和y1為探測器上的光斑坐標(biāo);d為PSD中心與小孔中心的距離,也就是28 mm。上述計(jì)算是假設(shè)太陽處于圖3建立的坐標(biāo)系x≥0的空間。如果太陽處在x≤0的空間,此時(shí)的光斑軌跡公式和(7)式一樣,但太陽高度角β要替換成180°?β,上述計(jì)算的所有旋轉(zhuǎn)角度的正負(fù)均符合右手螺旋法則。

圖3 光斑軌跡的幾何光路結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of the geometric optical path structure of optical spot track

從(7)式可以看出,當(dāng)太陽跟蹤系統(tǒng)繞著水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),PSD上的太陽光斑軌跡方程并不是簡單的直線運(yùn)動(dòng)方程,為了更直觀地分析,根據(jù)(7)式繪出其光斑軌跡,如圖4、圖5所示。圖4是α=β且太陽高度角 β 分別為 0°、15°、30°、45°、60°、75°、89.9°時(shí),以 φ 為自變量的圖形,這種情況是太陽跟蹤系統(tǒng)已對準(zhǔn)太陽的高度角,然后只對太陽的方位角進(jìn)行追蹤。從該圖形可以看出,光斑的移動(dòng)軌跡相比于直線有一點(diǎn)彎曲,而且不是固定的方式,隨著太陽高度角的增大,曲線以原點(diǎn)為中心,并從x軸開始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)的角度等于高度角值;當(dāng)β趨近于90°時(shí),光斑的移動(dòng)曲線也逐漸變成一個(gè)點(diǎn)。圖5是 φ =0°且太陽高度角 β 分別為 0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°時(shí),以 α 為自變量的圖形,這種情況是太陽跟蹤系統(tǒng)已對準(zhǔn)太陽的方位角,然后只對太陽的高度角進(jìn)行追蹤。從該圖中可以看出,其與圖4中的曲線形狀及旋轉(zhuǎn)趨勢類似,但該圖中的曲線是從y軸開始旋轉(zhuǎn)。

圖4 僅跟蹤太陽方位角Fig.4 Tracking the solar azimuth angle only

圖5 僅跟蹤太陽高度角Fig.5 Tracking the solar altitude angle only

通過比較兩種情況下的光斑移動(dòng)曲線,發(fā)現(xiàn)其近似于正交。上述推導(dǎo)的公式及曲線圖對后面的控制系統(tǒng)如何更好地跟蹤太陽具有重要的指導(dǎo)意義。

3 太陽光譜地基跟蹤遙感光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了提高光通量,設(shè)計(jì)的太陽跟蹤系統(tǒng)的通光孔徑大于干涉儀系統(tǒng)的通光孔徑,所以需要一個(gè)傳輸光路系統(tǒng)將太陽跟蹤系統(tǒng)和干涉儀之間的光束進(jìn)行很好地耦合。一般在干涉儀之前,會(huì)通過加上準(zhǔn)直拋物鏡并在其焦點(diǎn)上添加一個(gè)光闌的方式,將進(jìn)入干涉儀的光束進(jìn)行準(zhǔn)直以減小其光束發(fā)散角。根據(jù)實(shí)際需要,且拋物鏡的離軸角越大,準(zhǔn)直性能越好,所提出設(shè)計(jì)在干涉儀系統(tǒng)之前選擇一個(gè)口徑為24 mm、焦距49 mm、離軸角90°的準(zhǔn)直拋物鏡。所提出的傳輸光路結(jié)構(gòu)可以通過一個(gè)大口徑的拋物鏡1將經(jīng)過太陽跟蹤系統(tǒng)的太陽光先聚焦后再通過準(zhǔn)直拋物鏡進(jìn)入干涉儀,如圖6所示。當(dāng)然還有其他方式,但由于反射鏡越多,反射效率越低,所以要盡可能地減少反射鏡的數(shù)量。為了將光束很好地耦合進(jìn)準(zhǔn)直拋物鏡,本設(shè)計(jì)選擇口徑50 mm、焦距101.6 mm、離軸角90°的拋物鏡1。光束經(jīng)過干涉儀后會(huì)通過拋物鏡2匯聚到MCT探測器上,其光路結(jié)構(gòu)如圖7所示,而MCT探測器的探測尺寸只有1 mm,所以匯聚的光斑的半徑不能超過0.5 mm。

圖6 傳輸系統(tǒng)光路圖Fig.6 Optical path of transmission system

圖7 邁克爾遜干涉儀的光路圖Fig.7 Optical path of Michelson interferometer

根據(jù)離軸拋物鏡的準(zhǔn)直特性[15],可以知道具有相同入射角度的平行光束經(jīng)過不同焦距的拋物鏡聚焦后,其光斑的半徑也會(huì)有差異。因此對所提出系統(tǒng)來說,在滿足MCT探測器上光斑半徑要求的情況下,拋物鏡2的焦距越小,其入射光的最大傾斜角越大,光束允許的最大入射角也是太陽跟蹤系統(tǒng)的最低跟蹤精度,這一點(diǎn)根據(jù)前面設(shè)計(jì)的太陽跟蹤系統(tǒng)的光路得出,從而對太陽跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度要求也會(huì)降低,并且根據(jù)(2)式,對PSD測量精度的要求同樣會(huì)降低,使得整個(gè)系統(tǒng)的要求降低,從而降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。相同條件下,不同焦距的拋物鏡2對動(dòng)鏡傾斜的敏感程度不一樣,如圖8(a)、(b)所示入射光為10μm的單波長時(shí),焦距為25.4 mm和152.4 mm的拋物鏡2在動(dòng)鏡傾斜角度為0.1146°的情況下模擬得到的干涉條紋,由干涉條紋的形狀變化可以看出,拋物鏡2焦距越大,動(dòng)鏡傾斜造成的影響就越小,這可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖8 拋物鏡2焦距不同時(shí)的模擬干涉條紋。(a)25.4 mm;(b)152.4 mmFig.8 Simulated interference fringes when the focal length of the parabolic mirror 2 is different.(a)25.4 mm;(b)152.4 mm

為了平衡兩者之間的關(guān)系,選擇合適的焦距值,根據(jù)基于經(jīng)典邁克爾遜干涉儀的FTIR光譜儀中的動(dòng)鏡最大傾斜角為41′′[16],在其他條件不變時(shí),設(shè)置干涉儀中動(dòng)鏡的傾斜角度為41′′。然后利用光學(xué)軟件中的ZPL宏使得拋物鏡2的焦距值在10～100 mm范圍進(jìn)行變化,并觀察焦距變化時(shí)模擬的干涉條紋形狀和干涉圖中的峰谷值,發(fā)現(xiàn)當(dāng)焦距逐漸增大到52.5 mm時(shí),其干涉條紋形狀由彎曲逐漸變直(產(chǎn)生的圖形過多,此處不便展示),其變化的趨勢類似于圖8(a)到圖8(b)的變化。從峰谷值的變化也可以看出拋物鏡2焦距值的大小對干涉條紋的影響。如圖9和圖10所示,焦距為52.5 mm時(shí)峰谷值減小為0.9641λ,并且在繼續(xù)增大焦距后峰谷值保持不變,圖10為焦距改變時(shí)的峰谷值變化曲線。最后綜合考慮選擇拋物鏡2的焦距值為52.5 mm。

圖9 拋物面鏡2的焦距為52.5 mm時(shí)的干涉條紋Fig.9 Interference fringes when the focal length of the parabolic mirror 2 is 52.5 mm

圖10 峰谷值曲線Fig.10 Peak to valley curve

本設(shè)計(jì)選擇的上述三種拋物鏡都是比較常見的類型,可以減少加工成本和時(shí)間。根據(jù)上述參數(shù)的計(jì)算,在Zemax中模擬進(jìn)入干涉儀之前的光路結(jié)構(gòu)圖和太陽光譜地基跟蹤遙感系統(tǒng)的總體光路結(jié)構(gòu)圖,如圖11和圖12所示。

圖11 進(jìn)入干涉儀前的光路圖Fig.11 Optical path diagram before entering the interferometer

圖12 系統(tǒng)整體光路Fig.12 Overall optical path of the system

為了確定入射光的最大傾斜角,從而對PSD的測量精度和系統(tǒng)的跟蹤精度提出要求,有必要研究不同入射角下的平行光束經(jīng)過干涉儀之前的光路后的準(zhǔn)直光束發(fā)散角和經(jīng)過整體系統(tǒng)光路的成像光斑的半徑。為此設(shè)置不同的視場角,從圖11光路結(jié)構(gòu)中的最后一個(gè)面,觀察在“Afocal image space”模式下的點(diǎn)列圖,即準(zhǔn)直光束的發(fā)散角;從圖12結(jié)構(gòu)中最后成像面點(diǎn)列圖的幾何半徑觀察成像光斑的半徑。其結(jié)果如圖13和圖14所示,然后將結(jié)果記入表2。

圖13 準(zhǔn)直光束在不同入射角下的發(fā)散角Fig.13 Divergence angle of collimated beam at different incident angles

表2 入射角對準(zhǔn)直光束發(fā)散角和成像光斑尺寸的影響Table 2 Effect of incident angle on divergence angle and imaging spot size of straight beam

由表2可以看出,入射角為0.118°的平行光束經(jīng)過系統(tǒng)后匯聚的光斑半徑為0.502 mm,進(jìn)入干涉儀之前的光束發(fā)散角為4.24 mrad(小于10 mrad),而在滿足準(zhǔn)直光束發(fā)散角小于10 mrad時(shí)光束的入射角度最大為0.28°,但此時(shí)最后的成像光斑半徑已經(jīng)是1 mm,這會(huì)損失較大的光能量,降低信噪比,也會(huì)損失一些光信息。所以確定入射光的最大傾斜角為0.118°,進(jìn)而可以得出太陽跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度不能低于0.118°,PSD的測量精度不能低于57.67μm,這為PSD的選型和驗(yàn)證系統(tǒng)的性能提供了依據(jù)。

4 太陽光譜初步觀測

根據(jù)上述的仿真計(jì)算,設(shè)計(jì)了太陽光譜地基跟蹤遙感系統(tǒng)的光機(jī)結(jié)構(gòu),如圖15(a)所示,并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)物圖如圖15(b)所示[17],其主要包括220 V電源、FTIR光譜儀、太陽跟蹤器、計(jì)算機(jī)、電路控制箱和GPS定位設(shè)備。圖15(a)中的電機(jī)1直接和高度角掃描鏡相連,從而帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)對太陽高度角的跟蹤;電機(jī)2通過齒輪傳動(dòng)使得水平轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),兩個(gè)掃描鏡固定在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)對太陽方位角的跟蹤;為了可以實(shí)現(xiàn)更高的控制精度,兩個(gè)電機(jī)都選擇為伺服電機(jī),其中PSD放置在暗盒中是為了減少雜散光的影響。

圖15 (a)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;(b)實(shí)物圖Fig.15 (a)Schematic diagram of the overall system structure;(b)Physical picture

利用搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在晴朗的天氣下進(jìn)行戶外實(shí)驗(yàn)測試,通過太陽跟蹤系統(tǒng)對太陽進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤,其中太陽跟蹤系統(tǒng)具有手動(dòng)模式,可以手動(dòng)控制位置,還具有自動(dòng)搜索模式,可以俯仰方向掃描旋轉(zhuǎn)±90°,水平方向掃描旋轉(zhuǎn)±180°以找到太陽;之后完成了初步的太陽光譜觀測,實(shí)測的太陽光譜數(shù)據(jù)如圖16所示,其光譜波段為600～5000 cm?1的中紅外區(qū)域,分辨率為0.5 cm?1。

圖16 實(shí)測太陽光譜Fig.16 Measured solar spectrum

5 結(jié)論

基于太陽掩星方法和傅里葉變換紅外光譜技術(shù),設(shè)計(jì)了一個(gè)用于太陽光譜地基跟蹤遙感的光學(xué)系統(tǒng)。光路結(jié)構(gòu)采用太陽跟蹤系統(tǒng)、傳輸光路系統(tǒng)和FTIR光譜儀相匹配的型式。設(shè)計(jì)了一個(gè)能實(shí)現(xiàn)對太陽進(jìn)行全方位跟蹤且光通量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的太陽跟蹤系統(tǒng),并建立光學(xué)模型,計(jì)算了跟蹤太陽時(shí)太陽光斑移動(dòng)軌跡的理論公式,為下一步實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行高精度的太陽跟蹤奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)了合適的傳輸光路系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了太陽跟蹤系統(tǒng)和FTIR光譜之間的光束耦合,進(jìn)一步提高了光通量。利用Zemax對總體光路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),分析了FTIR光譜儀中拋物鏡焦距對干涉條紋的影響,確定了滿足系統(tǒng)需求的拋物鏡焦距的大小,進(jìn)一步對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。在滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)下,得出了四象限位置探測器的測量精度和系統(tǒng)跟蹤精度的技術(shù)指標(biāo)。并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了戶外實(shí)驗(yàn),測得的太陽光譜質(zhì)量良好,驗(yàn)證了系統(tǒng)的合理性。