CN103292776B - 移动智能设备、获取太阳位置的方法及预报日出日落的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动智能设备，通过该移动智能设备实现的获取太阳位置的方法以及预报日出日落的方法。所述移动智能设备包括：地理信息获取单元，用于获取目的地的地理信息；时区时获取单元，基于目的地的地理信息获取目的地的时区时；地方时计算单元，用于根据目的地的地理信息和时区时计算该目的地的地方时；太阳位置计算单元，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置。根据本发明，可以获取目的地在任意时刻的太阳位置，进而可以预测具体地点的日出日落时间及方位。

Description

移动智能设备、获取太阳位置的方法及预报日出日落的方法

技术领域

本发明涉及到一种能够获取目的地的太阳位置的移动智能设备(mobileintellgentdevice，简称为MID)及其方法，特别的，涉及到能够预测目的地的日出日落时间及方位的设备及方法。

背景技术

在外出旅行中，经常需要观看日出日落的美景，对于固定地点，每年每日的日出日落时间和方位都是变化的。同时因为地形变化，观测者位于不同的海拔高度，以及周围山丘起伏变化，都会导致日出日落时间的变化。

建筑物设计中，对于每家每户的阳台及门窗的设计，以及家具装修时，家具的摆设，经常需要考虑太阳一年四季的照射范围，以便作出最佳设计。因此，需要获得建筑物中某个具体位置的太阳在一年四季中的照射位置或投射角度，以便进行室内设计，尽量提高采光率。

现有技术中缺乏有效的设备或技术手段，能够实时的获取或预测某个地点的太阳照射位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够获取目的地的太阳位置的移动智能设备及其方法，使得能够实时获取目的地的太阳位置，包括太阳的地理方位和太阳相对于该地海拔高度的相对高度，进而确定太阳的投射角度。另外，还可以预测未来某个时间的太阳位置，以便为建筑设计或未来的旅行做好准备。

根据本发明的一个方面，提供了一种移动智能设备，包括：地理信息获取单元，用于获取目的地的地理信息；时区时获取单元，基于目的地的地理信息获取目的地的时区时；地方时计算单元，用于根据目的地的地理信息和时区时计算该目的地的地方时；太阳位置计算单元，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置。

所述目的地的地理信息包括目的地的经度、纬度、海拔高度和时区号，所述海拔高度是目的地的平均海拔高度或修正海拔高度。

所述时区时获取单元获取到目的地当前的时区时，或者基于当前的地方时获取未来某个时刻的时区时。

其中，对于中国大陆地区，所述地方时计算单元基于下式计算地方时：X＝Y+(120-A)/360·12，其中，X为地方时，Y为北京时间，A为目的地的经度。

对于其他国家地区，所述地方时计算单元基于下式计算地方时：X＝Y+(N·30-A)/360·12，其中，X为地方时，Y为目的地所属时区的时区时，N为目的地的时区号，A为目的地的经度。

所述太阳位置包括太阳的地理方位和太阳相对于当地海拔高度的相对高度。

可选的，所述移动智能设备还包括日出日落计算单元，用于在太阳相对于目的地的相对高度为零时计算太阳的地理方位和此时的时区时。

可选的，所述移动智能设备还包括地图单元，用于获取目的地的三维地形图以获取目的地的修正海拔高度，该修正海拔高度用于代替平均海拔高度进行计算。

可选的，所述移动智能设备还包括日历单元，用于获取并显示目的地的日历，并将太阳位置计算单元或日出日落计算单元的计算结果输入到日历中进行显示。

可选的，所述移动智能设备还包括电子指南针，用于获取设备的地理方位。

根据本发明的另一个方面，提供了一种获取太阳位置的方法，用于在前述权利要求任一项所述的移动智能设备中实施，该方法包括：步骤S100，获取目的地的地理信息；步骤S101，获取目的地的时区时；步骤S102，根据目的地的地理信息和时区时计算该地的地方时；步骤S103，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种预报日出日落的方法，包括：步骤S200，获取目的地的地理信息；步骤S201，获取目的地的时区时；步骤S202，根据目的地的地理信息和时区时计算该地的地方时；步骤S203，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置；步骤S204，在太阳相对于目的地的高度为零时计算太阳的地理方位；步骤S205，计算目的地的地方时；步骤S206，计算目的地的时区时。

如上所述，本发明的移动智能设备可以获取目的地的经纬度，海拔高度，获取地理方位，获取目的地的三维地图，通过网络授时中心获取目的地的时间数据等，计算太阳相对地球的移动轨道，从而可以精确的计算任意地点在任意时间的太阳位置，进而可以预测具体地点的日出日落时间及方位。

根据本发明，可以方便旅行者掌握最佳观测时间及地点，避免盲目等待，浪费时间。

根据本发明，可以计算在某个遮挡物下，太阳光经过这个遮挡物的照射轨迹变化，并给出一年四季的变化规律。从而可以更好的利用各种太阳能设备，或者充分利用有限的遮挡物遮挡保护光敏物质。

附图说明

图1显示了本发明优选实施例的移动智能设备的结构示意图；

图2显示了本发明可选实施例的移动智能设备的结构示意图；

图3显示了本发明可选实施例的移动智能设备的结构示意图；

图4显示了本发明可选实施例的移动智能设备的结构示意图；

图5显示了本发明可选实施例的移动智能设备的日历示意图；

图6显示了本发明优选实施例的获取太阳位置的方法；

图7显示了本发明可选实施例的预报日出日落的方法。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1显示了本发明优选实施例的移动智能设备的结构示意图。

如图1所示，本实施例的移动智能设备包括地理信息获取单元1、时区时获取单元2、地方时计算单元3、太阳位置计算单元4。

地理信息获取单元1用于获取目的地的地理信息，例如包括目的地的经度A、纬度B和海拔高度C等地理信息。另外，通过获取的经度值A，可以进一步获取目的地的时区号N。这里，目的地的海拔高度C通常采用该地的平均海拔高度。在可选实施例中，也可以采用该地的修正海拔高度，以体现出该地的地势起伏或建筑物高度对海拔高度的修正。

本发明中，地理信息获取单元可以直接获取移动智能设备所在位置的地理信息，也可以获取使用者输入的其他地理位置的地理信息。在后一种情况下，地理信息获取单元通常需要借助第三方地理数据库获取目的地的地理信息，例如预先下载地图数据，或者通过网络连接到第三方地理数据库提供商(例如谷歌地图、百度地图等)，实时获取地理数据。

本发明中，地理信息获取单元可以采用GPS模块、电子地图(例如GOOGLE地图)、SIM卡、MIT工具来实现。

时区时获取单元2基于目的地的地理信息获取目的地的时区时。

时区时获取单元基于地理信息获取单元获取的目的地时区号N，通过无线方式(移动通信网络2G或3G，无线局域网，如WIFI网络等)连接到网络授时中心，获取到目的地所属时区N当前的格林威治时间Y。例如，中国大陆地区均归属于东八区(东经120度)的北京时间，台湾地区均归属于台北时间，香港地区归属于香港时间，澳门地区归属于澳门时间等。

时区时获取单元获取到目的地当前的时区时，也可以作为时间基准来获取未来某个时刻的时区时，以计算当前或未来某个时刻的地方时。例如，当前时刻为北京时间上午10点，使用者希望知道明天下午北京时间5点钟的太阳位置，在输入该时间数据后，时区时获取单元首先获取目的地当前的准确的时区时，然后以此作为时间基准确定明天下午5点的时区时，然后进行后面的计算。

地方时计算单元3用于根据目的地的地理信息和时区时计算该目的地的地方时，即该地真实的地理时间。

对于中国大陆地区，均属于北京时间(第8个时区，在东经120度)，地方时的计算方法为：

X＝Y+(120-A)/360·12

其中，X为地方时，Y为时区时(即北京时间)，A为目的地的经度。

对于其他国家地区，地方时的计算方法如下：

X＝Y+(N·30-A)/360·12

其中，X为地方时，Y为时区时(即目的地所属时区的时区时)，N为目的地的时区号，A为目的地的经度。

对于同一个时区，经度不同的地点的地方时是不同的，日出日落时间也会不同。通常来说，经度相差1度，地方时相差4分钟。例如深圳东和深圳西相差1度，东边的人会比西边的人提前4分钟看到日出。

太阳位置计算单元4基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置。

太阳位置计算单元基于目的地的地理信息，包括经度A、纬度B和平均海拔高度C，计算处于某个地方时的目的地的太阳位置，包括太阳的地理方位和高度。这里，太阳的地理方位表示为指南针上表示的地理方位信息，例如东、南、西、北，东偏南30度等等；也可以表示为时钟上表示的地理方位信息，例如3点钟方向，8点钟方向等。本实施例中，太阳的高度通常表示为太阳相对于当地平均海拔高度的相对高度。在另一可选实施例中，当采用目的地的修正海拔高度时，太阳的高度相应的表示为太阳相对于该地修正海拔高度的相对高度。

太阳位置计算单元的计算原理主要基于黄道坐标系统。黄道坐标系统是以黄道做为基准平面的天球坐标系统。黄道是由地球上观察太阳一年中在天球上的视运动所横越的路径，也就是地球绕太阳公转的轨道平面在天球上的投影。在黄道上的纬度称为黄纬，符号为β，以北方为正值。在黄道上的经度称为黄经，符号为λ，由西向东量度，从0°至360°。与像赤道坐标系统中的赤经一样，以春分点做为黄经的起点。

天球坐标系统可以基于下述方式进行转换：

设λ和β代表黄经和黄纬，α和δ代表赤经和赤纬，ε＝23.439281°地球自转轴的倾角，也就是黄道与赤道间的夹角。

将黄道坐标转换为赤道坐标时，可以基于下述等式获得赤经α和赤纬δ：

sinδ＝sinεsinλcosβ+cosεsinβ

cosαcosδ＝cosλcosβ

sinαcosδ＝cosεsinλcosβ-sinεsinβ

考虑到正弦和余弦的解不是唯一的，所以上述三个等式都能满足的解才作为正解。

将赤道坐标转换为黄道坐标时，可以基于下述等式获得黄经λ和黄纬β：

sinβ＝cosεsinδ-sinαcosδsinε

cosλcosβ＝cosαcosδ

sinλcosβ＝sinεsinδ+sinαcosδcosε

如上所述，根据本实施例的移动智能设备可以计算获得任何时刻、任意地点的太阳位置。这里的时刻包括设备的当前时刻，也包括使用者指定的未来某个时刻；这里的地点包括设备所在的地点，也包括使用者指定的其他目的地。

图2显示了本发明可选实施例的移动智能设备的结构示意图。

图2所示实施例与图1的基本相同，其区别仅在于在图1所示设备上还设置了日出日落计算单元5，该单元用于在太阳相对于目的地的高度为零时计算太阳的地理方位和此时的时区时。

太阳相对于目的地的高度是指太阳相对于目的地的海拔高度的相对高度。当这个相对高度为零时，意味着目的地居民看不到太阳，因此通常将太阳相对于目的地的高度为零作为判断日出或日落的标准。

如上所述，地球相对于太阳的运动轨迹是有固定规律的，可以在黄道坐标系统中确定太阳相对于目的地的高度为零时该目的地的地方时，进而根据前述的时区时-地方时换算公式计算得到该目的地的时区时。

图3显示了本发明可选实施例的移动智能设备的结构示意图。

图3所示实施例与图1的基本相同，其区别仅在于在图1所示设备上还设置了地图单元6，用于获取目的地的三维地形图。

根据三维地形图，地图单元可以获取目的地的修正海拔高度。通常来说，某个地区具有平均海拔高度，但是对于该地区的具体地点，由于地势起伏、建筑物等因素，具体地点的海拔高度相对于该地区的平均海拔高度存在一个修正值。因此，通过获取当地的三维地形图，可以获取该地区某具体地点的修正海拔高度，从而可以更精确的计算该地点的太阳高度，特别是或者该地点的太阳投射角度。

本实施例的地图单元可以适用于图1和图2所示的移动智能设备中，用来代替地理信息获取单元获取的平均海拔高度C的值进行各种计算，从而能够更精确的获取目的地的地理信息和时间值。

图4显示了本发明可选实施例的移动智能设备的结构示意图。

图4所示实施例与图1的基本相同，其区别仅在于在图1所示设备上还设置了日历单元7，用于获取并显示目的地的日历。本发明的移动智能设备可以将太阳位置计算单元计算出的太阳位置，以及日出日落计算单元计算出的日出日落的时间和地理方位输入到日历中，在日历上增加一个预测某天太阳轨迹的选项。这样，用户可以提前知道某天的某地的太阳三维轨迹变化规律。

如图5所示，当用户打算前往某地旅游时，可以精确计算目的地的日出或日落时间，用户可以提前精确安排自己的行程，以便省时省力并准时地观看日出日落的美景。

该实施例可以与前述任一实施例结合使用。

在上述任一实施例中，可选的还可以设置电子指南针，用于获取设备的地理方位，进而便于显示设备所在地太阳的地理方位。电子指南针可以图形方式直观的显示设备所在地的地理方位，基于该地理方位，可以准确、直观的显示所计算出的太阳的地理方位，同时标注海拔高度信息。这样，用户可以清楚的知道所在地某个时刻太阳的地理方位，方便用户使用。

地理方位的表现方式可以采用文字形式，例如以文字像是显示出东南西北和角度，例如某地某天日出为东偏南10度。可选的，也可以以罗盘的图形方式显示，在罗盘相应的位置显示出日出日落信息，该罗盘会根据用户的方位自动调整位置。

本发明的移动智能设备(MID，mobileintellgentdevice)包括各种可以移动的智能数字处理设备，例如智能手机，平板电脑等。

图6显示了本发明优选实施例的获取太阳位置的方法。

本实施例的方法用于在前述的移动智能设备上实施，以实时获取或预先获取目的地的太阳位置，包括太阳的地理方位和高度。

所述方法包括下述步骤：

步骤S100，获取目的地的地理信息。

地理信息例如包括目的地的经度A、纬度B和平均海拔高度C等地理信息。另外，通过获取的经度值A，可以进一步获取目的地的时区号N。

步骤S101，获取目的地的时区时。

基于前一步骤获取的目的地时区号N，通过无线方式(移动通信网络2G或3G，无线局域网，如WIFI网络等)连接到网络授时中心，获取到目的地所属时区N当前的格林威治时间Y。

步骤S102，根据目的地的地理信息和时区时计算该地的地方时。

目的地的地方时即该地真实的地理时间。对于中国大陆地区，均属于北京时间(第8个时区，在东经120度)，地理时的计算方法为：

X＝Y+(120-A)/360·12

其中，X为地方时，Y为时区时(即北京时间)，A为目的地的经度。

对于其他国家地区，地方时的计算方法如下：

X＝Y+(N·30-A)/360·12

其中，X为地方时，Y为时区时(即目的地所属时区的时区时)，A为目的地的经度。

步骤S103，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置。

本步骤是基于目的地的地理信息，包括经度A、纬度B和平均海拔高度C，计算处于某个地方时的目的地的太阳位置，包括太阳的地理方位和高度。这里，太阳的地理方位表示为指南针上表示的地理方位信息，例如东、南、西、北，东偏南30度等等；也可以表示为时钟上表示的地理方位信息，例如3点钟方向，8点钟方向等。另外，太阳的高度通常表示为太阳相对于当地平均海拔高度的相对高度。

图7显示了本发明优选实施例的预报日出日落的方法。

本实施例的方法用于在前述的移动智能设备上实施，以获取目的地日出日落的太阳位置和时区时，所述方法包括下述步骤：

步骤S200，获取目的地的地理信息。

步骤S201，获取目的地的时区时。

步骤S202，根据目的地的地理信息和时区时计算该地的地方时。

步骤S203，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置。

以上步骤与图6中所示的步骤S100-S103分别对应，因此不再详述。

步骤S204，在太阳相对于目的地的高度为零时计算太阳的地理方位。

太阳相对于目的地的高度是指太阳相对于目的地的平均海拔高度的相对高度。当这个相对高度为零时，意味着目的地居民看不到太阳，因此通常将太阳相对于目的地的高度为零作为判断日出或日落的标准。

步骤S205，计算目的地的地方时。

地球相对于太阳的运动轨迹是有固定规律的，可以在黄道坐标系统中确定太阳相对于目的地的高度为零时该目的地的地方时，进而根据前述的时区时-地方时换算公式计算得到该目的地的时区时。

步骤S206，计算目的地的时区时。

根据前述的时区时-地方时换算公式可以计算得到该目的地的时区时。

通过上述步骤，可以计算得到当目的地出现日出日落时太阳的地理方位和时区时或地方时。

如上所述，本发明的移动智能设备可以获取目的地的经纬度，海拔高度，获取地理方位，获取目的地的三维地图，通过网络授时中心获取目的地的时间数据等，计算太阳相对地球的移动轨道，从而可以精确的计算任意地点在任意时间的太阳位置，进而可以预测具体地点的日出日落时间及方位。

根据本发明，可以方便旅行者掌握最佳观测时间及地点，避免盲目等待，浪费时间。

根据本发明，可以计算在某个遮挡物下，太阳光经过这个遮挡物的照射轨迹变化，并给出一年四季的变化规律。从而可以更好的利用各种太阳能设备，或者充分利用有限的遮挡物遮挡保护光敏物质。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种移动智能设备，包括：

地理信息获取单元，用于获取目的地的地理信息；

时区时获取单元，基于目的地的地理信息获取目的地的时区时；

地方时计算单元，用于根据目的地的地理信息和时区时计算该目的地的地方时，其中，对于中国大陆地区，所述地方时计算单元基于下式计算地方时：X＝Y+(120-A)/360·12，其中，X为地方时，Y为北京时间，A为目的地的经度，对于其他国家地区，所述地方时计算单元基于下式计算地方时：X＝Y+(N·30-A)/360·12，其中，X为地方时，Y为目的地所属时区的时区时，N为目的地的时区号，A为目的地的经度；

太阳位置计算单元，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置，所述太阳位置包括太阳的地理方位和太阳相对于当地海拔高度的相对高度。

2.根据权利要求1所述的移动智能设备，所述目的地的地理信息包括目的地的经度、纬度、海拔高度和时区号，所述海拔高度是目的地的平均海拔高度或修正海拔高度。

3.根据权利要求1所述的移动智能设备，所述时区时获取单元获取到目的地当前的时区时，或者基于当前的时区时获取未来某个时刻的时区时。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的移动智能设备，还包括：

日出日落计算单元，用于在太阳相对于目的地的相对高度为零时计算太阳的地理方位和此时的时区时。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的移动智能设备，还包括：

地图单元，用于获取目的地的三维地形图以获取目的地的修正海拔高度，该修正海拔高度用于代替平均海拔高度进行计算。

6.根据权利要求4所述的移动智能设备，还包括：

日历单元，用于获取并显示目的地的日历，并将太阳位置计算单元或日出日落计算单元的计算结果输入到日历中进行显示。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的移动智能设备，还包括：

电子指南针，用于获取设备的地理方位。

8.一种获取太阳位置的方法，用于在权利要求1所述的移动智能设备中实施，该方法包括：

步骤S100，获取目的地的地理信息；

步骤S101，获取目的地的时区时；

步骤S102，根据目的地的地理信息中的经度信息和时区时计算该地的地方时；

步骤S103，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置，所述太阳位置包括太阳的地理方位和太阳相对于当地海拔高度的相对高度。

9.一种预报日出日落的方法，用于在权利要求4所述的移动智能设备中实施，该方法包括：

步骤S200，获取目的地的地理信息；

步骤S201，获取目的地的时区时；

步骤S202，根据目的地的地理信息中的经度信息和时区时计算该地的地方时；

步骤S203，基于目的地的地理信息和地方时计算该地方时的太阳位置，所述太阳位置包括太阳的地理方位和太阳相对于当地海拔高度的相对高度；

步骤S204，在太阳相对于目的地的高度为零时计算太阳的地理方位；

步骤S205，计算此时目的地的地方时；

步骤S206，计算此时目的地的时区时。