CN109067361A - 一种临近空间太阳电池测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种临近空间太阳电池测量方法和系统，其中方法包括：控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；其中，太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地电池参数包括短路电流、开路电压、I‑V曲线和电池温度中的至少一种。本发明实施例提供的方法和系统，有效解决了地面测试结果精确度低和不确定度大的问题，填补了现阶段无法模拟临近空间光谱进行测量的空白，通过提供空间和临近空间实际光谱和环境提高了太阳电池测量的精确度成本低廉，可操作性强。

Description

一种临近空间太阳电池测量方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及临近空间技术领域，尤其涉及一种临近空间太阳电池测量方法和系统。

背景技术

近年来，长航时临近空间低动态飞行器(主要包括平流层飞艇和太阳能飞机等)能够以较慢的速度飞行甚至能够在一定范围内保持局部区域驻留，非常适合作为近地空间对地观测平台，是目前研究的热点。

由于长航时临近空间低动态飞行器所带重量有限，而太阳电池作为飞行器能量的唯一来源，效率偏低，导致飞行器能源非常紧张。因而，在进行能源系统设计时，需要得到太阳电池的精确参数，以优化飞行器能源系统。

但到目前为止，还没有一种测量临近空间用太阳电池的精确参数的有效方法。主要因为：一方面，目前仅有地面AM1.5光谱标准和空间AM0光谱标准，还没有临近空间和空间太阳光谱的标准，在地面无法模拟出准确的临近空间太阳光谱和空间太阳光谱。另一方面，临近空间不同高度的光谱也有所不同。

发明内容

本发明实施例提供一种临近空间太阳电池测量方法和系统，用以解决现有的临近空间太阳电池测量方法无法模拟临近空间太阳光谱导致测量参数不准确的问题，填补国内空白，以及解决空间太阳电池测量问题。

一方面，本发明实施例提供一种临近空间太阳电池测量方法，包括：

控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；

基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；

其中，所述太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地所述电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

另一方面，本发明实施例提供一种临近空间太阳电池测量系统，包括：

飞行模块，用于控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；

测量模块，用于基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；

其中，所述太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地所述电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

又一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如前所述的临近空间太阳电池测量方法。

再一方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前所述的临近空间太阳电池测量方法。

本发明实施例提供的一种临近空间太阳电池测量方法和系统，通过将太阳电池组和太阳电池测量装置运载至临近空间进行电池参数测量，有效解决了地面测试无法精确模拟临近空间太阳光谱导致测量结果精确度低太阳电池和不确定度大的问题，填补了现阶段无法模拟临近空间光谱进行测试的空白，通过提供空间和临近空间实际光谱和环境提高了空间和临近空间太阳电池测量的精确度，同时具备成本低廉、可操作性强的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的临近空间太阳电池测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的电池选择电路示意图；

图3为本发明实施例提供的充放电电路示意图；

图4为本发明实施例提供的电流测量单元电路示意图；

图5为本发明实施例提供的电压测量单元电路示意图；

图6为本发明实施例提供的温度调节单元的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的温度测量单元电路示意图；

图8为本发明实施例提供的太阳光辐射测量单元电路示意图；

图9为本发明另一实施例提供的临近空间太阳电池测量方法的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的临近空间太阳电池测量系统的结构示意图；

图11为本发明另一实施例提供的临近空间太阳电池测量系统的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对目前仅有地面AM1.5光谱标准和空间AM0光谱标准，还没有临近空间太阳光谱的标准，在地面无法模拟出准确的临近空间太阳光谱以及AM0测试不准确的难题，且临近空间不同高度的光谱也有所不同，无法在地面进行精确的临近空间太阳电池测量的问题，本发明实施例提供了一种能够实现临近空间太阳电池精确测量的方法。图1为本发明实施例提供的临近空间太阳电池测量方法的流程示意图，如图1所示，一种临近空间太阳电池测量方法，包括：

101，控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池。

具体地，为了解决地面无法模拟准确的临近空间太阳光谱的问题，将太阳电池组合太阳电池测量装置通过高空科学气球运载到临近空间的预设高度，为临近空间太阳电池测量提供实地环境，确保临近空间太阳电池测量所得数据不存在由于太阳光谱不准确导致的误差。

其中，临近空间(Near space)是指距地面20～100公里的空域。高空科学气球是在平流层飞行的无动力浮空器。其飞行高度一般位于平流层，是近年来逐步发展起来的进行高空科学观测或实验的一种运载工具。由于高空科学气球能够满足临近空间的飞行高度要求，且造价低廉、组织飞行方便、试验周期短，因此本发明实施例中应用高空科学气球搭载太阳电池和太阳电池测量装置，为临近空间太阳电池的测量提供临近空间实际光谱和环境。

此处预设高度是指临近空间范围内预先设定的需要进行太阳电池测量的高度。预设高度可以是一个或多个，若存在多个预设高度，则针对每一预设高度进行太阳电池测量。需要说明的是，若预设高度大于35km，临近空间35km以上的光谱接近空间光谱，实现临近空间35km以上太阳电池的测量，即等同于实现了空间用太阳电池的测量。

102，基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；其中，太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。能够用于实现电流测量、电压测量和温度测量的测量装置有多种，本发明实施例对此不作具体限定。此处，I-V曲线是用于体现电池的电流-电压特性的曲线。对应地，电流测量单元用于测量短路电流，电压测量单元用于测量开路电压，电流测量单元与电压测量单元共同用于获取I-V曲线，温度测量单元用于测量电池温度。

本发明实施例提供的方法，通过将太阳电池组和太阳电池测量装置运载至临近空间进行电池参数测量，有效解决了地面测试无法精确模拟临近空间太阳光谱导致测量结果精确度低和不确定度大的问题，填补了现阶段无法模拟临近空间光谱进行测试的空白，通过提供空间和临近空间实际光谱和环境提高了空间和临近空间太阳电池测量的精确度，同时具备成本低廉、可操作性强的优点。

基于上述实施例，高空科学气球上还搭载有太阳跟踪机构，太阳电池组装设在太阳跟踪机构上；对应地，102，基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量，之前还包括：调整太阳跟踪机构，直至太阳光垂直照射在太阳电池组上。

具体地，太阳跟踪机构是用于跟踪太阳，使集能器的主光轴始终与太阳光线相平行的装置。本发明实施例中，集能器即太阳电池组，实现太阳跟踪即实现太阳电池组电池片的法线与太阳光线平行，也就是使得太阳光垂直照射在太阳电池组上，以提高太阳能的利用率。

当前的太阳跟踪方法包括光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪，常用的太能跟踪机构包括重力式光电跟踪装置、电磁式光电跟踪装置和电动式光电跟踪装置，本发明实施例不对此作具体限定。

基于上述任一实施例，太阳电池测量装置还包括电池选择电路。对应地，102，基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量，具体包括：基于电池选择电路，将太阳电池组中的任一太阳电池与太阳电池测量装置电连接；基于太阳电池测量装置，对该太阳电池的电池参数进行测量；测量完毕后，基于电池选择电路，断开该太阳电池与太阳电池测量装置之间的电连接。

具体地，由于太阳电池组包括若干个太阳电池，在进行太阳电池测量时，太阳电池测量装置通过电池选择电路与太阳电池组中的一个太阳电池电连接，使得太阳电池测量装置能够实现对该太阳电池的电压测量和电流测量。能够实现电池选择的电路结构有多种，本发明实施例对此不作具体限定。

例如，图2为本发明实施例提供的电池选择电路示意图，如图2所示，太阳电池组中各太阳电池的负极连接于同一点PV-，正极通过开关分时选择连接至PV+，同一时刻只有1路正极导通。例如，t1时刻将太阳电池PV1的正极通过开关连接至PV+，待太阳电池PV1的测量完成后，断开PV1对应的开关，t2时刻将太阳电池PV2的正极通过开关连接至PV+，依次类推。可实现每个太阳电池的电压和电流的采集。开关的控制信号SWn(n为1至N之间的任一整数)通过对单片机的GPIO信号进行译码得到。此处使用的译码器为74HC154PW。以太阳电池PVN对应的开关为例，开关是通过光耦开关实现的，当开关控制信号SWN为低时，PVN+与PV+接通，实现信号的连接。SWN为高时，PVN+与PV+断开，可通过控制信号选择闭合其他开关，实现与其他太阳电池的连接。

基于上述任一实施例，太阳跟踪机构包括高度角跟踪机构和方位角跟踪机构；对应地，调整太阳跟踪机构，直至太阳光垂直照射在太阳电池组上，具体包括：调整高度角跟踪机构和方位角跟踪机构，直至太阳光垂直照射在太阳电池组上。

具体地，太阳跟踪机构包括高度角跟踪机构和方位角跟踪机构，此处太阳跟踪机构为双轴跟踪机构，双轴为俯仰轴和方位轴。太阳电池组的方位轴垂直于地平面，俯仰轴与方位轴垂直，方位轴对应方位角跟踪机构，俯仰轴对应高度角跟踪机构。在进行太阳跟踪时，方位角跟踪机构根据太阳的位置变化绕方位轴转动改变太阳电池板的方位角，高度角跟踪机构绕俯仰轴作俯仰运动改变太阳电池板的倾斜角，从而使得太阳电池板的法线始终与太阳光线平行。

本发明实施例提供的太阳跟踪机构，采用双轴结构，跟踪精度高，结构受力特性好、操作性强。

基于上述任一实施例，太阳能测量单元还包括充放电电路。

具体地，充放电电路用于在进行太阳电池测量过程中，对太阳电池进行充放电，以便于电压测量单元对太阳电池充电状态下的充电电压和放电状态下的放电电压进行测量，电流测量单元对太阳电池充电状态下的充电电流和放电状态下的放电电流进行测量。能够实现对太阳电池进行充放电的电路结构有很多，本发明实施例对此不作具体限定，例如，图3为本发明实施例提供的充放电电路示意图，图3所述的充放电电路仅为本发明实施例的充放电电路的一个具体示例。

如图3所示，充放电电路主要包括稳压二极管、分压电阻、MOS管、充电电容等，该电路能够实现两种参数的太阳电池的测试，具体连接方式为太阳电池PV一端连接稳压二极管D1、电阻R1、电容C1、电阻R4、电容C2、电容R5的一端，太阳电池PV的另一端连接稳压二极管D1的另一端，以及电阻R2和R3的一端，电阻R1和电阻R2的另一端相连接，电阻R3的另一端与MOS管Q1和Q3的一端连接，MOS管Q1的另一端与C1的另一端、MOS管Q2的一端连接，MOS管Q2的另一端与R4的另一端连接，MOS管Q3的另一端与电容的另一端、MOS管Q4的一端连接，MOS管Q4的另一端与电阻R5连接。基于上述充放电电路，可以通过控制MOS管Q1和Q2的导通关断或者MOS管Q3和Q4的导通关断，实现太阳电池PV的充电和放电。

对应地，基于太阳电池测量装置，对该太阳电池的电池参数进行测量，具体包括：基于电压测量单元，测量该太阳电池的开路电压；基于电流测量单元，测量该太阳电池的短路电流；基于充放电电路对该太阳电池充电，通过电压测量单元和电流测量单元测量该太阳电池充电过程中的充电电压和充电电流，直至该太阳电池充电完毕；基于充电电压和充电电流绘制该太阳电池的I-V曲线。

具体地，基于电流测量单元，测量该太阳电池的短路电流之前，需要闭合短路开关，使得太阳电池处于短路状态，并在此状态下进行短路电流的测量。本发明实施例提供的方法，能够在临近空间实际太阳能光谱中直接测量太阳电池的短路电流和开路电压，而不是通过测量太阳电池的IV特性得出短路电流和开路电压。同时可随着太阳辐照强度的变化进行实时监测，显示对应的短路电流和开路电压。此外，通过测量充电状态下的充电电压和充电电流，放电状态下的放电电压和放电电流，能够得到太阳电池在充电状态下的I-V曲线，即为太阳电池的I-V曲线。

此处，电压测量单元即用于进行太阳电池电压测量的设备，电流测量单元即用于进行太阳电池电流测量的设备。本发明实施例对此不作具体限定，例如，图4为本发明实施例提供的电流测量单元电路示意图，图4所示的电流测量单元电路仅为本发明实施例的电流测量单元电路的一个具体示例。

如图4所示，通过电流传感器采集电流，电流采集点正极Io+连接电阻R12、电容C11和电阻R13的一端，电流采集点负极Io-连接到电阻R11的一端，电阻R11的另一端与电阻R12、电容C11的另一端和大地连接，电阻R13的另一端连接到运放U1(TL084芯片，包括图4示出的U1A和U1B以及图5示出的U1C)的3脚，运放U1的4脚连接到+5V、电容C12的一端，电容C12的另一端接地，运放U1的11脚接地，运放U1的2脚、电阻R14、R15、电容C13的一端连接，电阻R14的另一端接地，运放U1的1脚与电阻R16的一端、电阻R15、电容C13的另一端连接，电阻R16的另一端与电容C14的一端、运放U1的5脚连接，电容C14的另一端接地，运放U1的6脚与电阻R17、R18、电容C15的一端连接，电阻R17的另一端接地，运放U1的7脚与电阻R19的一端、电阻R18、电容C15的另一端连接，电阻R19的另一端与电容C16的一端、高速A/D芯片U5(AD9432)连接在一起，电容C16的另一端接地，高速A/D芯片U5与静态随机存储器U7(CY7C1021)与DSP处理器的相关管脚连接在一起。图4示出的电流测量单元将太阳电池电流通过电流取样电阻(R11和R12)转换为电压信号，经过运放跟随电路(U1A、U1B以及周边电路)后进行AD采样(U5)，输入至控制单元(此处控制单元为DSP)。控制单元可用于执行上述测量方法，并存储测量数据。

又例如，图5为本发明实施例提供的电压测量单元电路示意图，图5所示的电压测量单元电路仅为本发明实施例的电压测量单元电路的一个具体示例。图5中，通过电压传感器采集电压，电压采集点正极Uo+连接电阻R21、电容C17和电阻R22的一端，电压采集点负极Uo-连接到电阻R20的一端，电阻R20的另一端与电阻R21、电容C17的另一端和大地连接，电阻R22的另一端连接到运放U1的10脚，运放U1的9脚与电阻R23、R24、电容C18的一端连接，电阻R23的另一端接地，运放U1的8脚与电阻R25的一端、电阻R24、电容C18的另一端连接，电阻R25的另一端与电容C19的一端、高速A/D芯片U6(AD9432)连接在一起，电容C19的另一端接地，高速A/D芯片U6与静态随机存储器U8(CY7C1021)与DSP处理器的相关管脚连接在一起。图5示出的电压测量单元将通过分压电阻(R20和R21)进行分压后，得到0-5V的电压信号，然后经过运放跟随电路(U1C以及周边电路)后进行AD采样(U6)，输入至控制单元(此处控制单元为DSP)。

基于上述任一实施例，太阳电池测量装置还包括温度调节单元；对应地，基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量，还包括：控制温度调节单元，使得该太阳电池的温度保持在预设温度范围内。

具体地，在执行太阳电池测量过程中，需要控制温度调节单元来保证该太阳电池的温度能够维持在预设温度范围内，以使得太阳电池在临近空间低温低气压环境下的温度仍处于太阳电池的标准测试条件下。此处，温度调节单元包括制冷制热设备和测温设备，制冷制热设备基于控制单元下发的指令对太阳电池进行制冷或制热，测温设备用于监控制冷制热设备的制冷或制热效果，测量太阳电池的温度并将实时温度反馈到控制单元，以供控制单元基于实时温度向制冷制热设备下发指令，即此处控制单元进行闭环控制。能够用于进行温度调节的设备有多种，本发明实施例对此不作具体限定。例如，图6为本发明实施例提供的温度调节单元的结构示意图，图6所示的温度调节单元仅为本发明实施例的温度调节单元的一个具体示例。

图6中，温度调节单元的制冷制热设备为TEC组件，测温设备为热敏电阻。其中TEC组件为半导体制冷片，原理为TEC组件接通直流电源后，电子从负极出发，首先经过P型半导体，在此吸收热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模组，就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成冷热端。温度调节单元以单片机为控制核心，通过单片机处理比例积分微分(PID)程序生成相应的PWM信号控制TEC降温或加热。在太阳电池处放置温度传感器即热敏电阻，并对温度信号进行处理来反馈温控对象的温度，同时对TEC的输入电压和电流进行实时采集，确保其工作参数在使用范围内。由于TEC的工作电流较大，因此控制风扇对其驱动电路进行散热。另外留有串口与上位PC机进行通讯，可对预设温度范围进行设置，监测实时温度和系统工作参数，在出现过温、欠温、过压和过流条件下，单片机可控制指示灯或蜂鸣器进行告警提示。

基于上述任一实施例，太阳电池测量装置还包括温度测量单元和太阳光辐射测量单元；对应地，基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量，还包括：基于温度测量单元，实时监测该太阳电池的电池温度；基于太阳光辐射测量单元，实时监测当前太阳光辐射。

具体地，在执行太阳电池测量过程中，同时还需要对太阳电池的电池温度和当前的太阳光辐射进行实时监测。此处，温度测量单元主要用于测量太阳电池背面的温度情况，温度测量可通过温度传感器实现，太阳光辐射测量可通过光强传感器实现，本发明实施例不对温度传感器和光强传感器的选型和电路结构作具体限定。此外，温度测量单元可以设置一个或多个，本发明实施例对此不作具体限定。

例如，图7为本发明实施例提供的温度测量单元电路示意图，如图7所示，温度传感器(PT100)输入TS-1经电容C20接地，经电阻R26连接到运放U2(TL084芯片)的3脚，电阻R26的另一端与电容C21、运放U2的3脚连接在一起，电容C21的另一端接地，运放U2的2脚、1脚与电阻R27的一端连接在一起，电阻R27的另一端与电容C22、DSP处理器连接在一起，电容C22的另一端接地。

又例如，图8为本发明实施例提供的太阳光辐射测量单元电路示意图，如图8所示，通过光强传感器采集的太阳光辐射转换为电流Ira，电流采集点正极Ira+连接电阻R33、电容C29和电阻R34的一端，电流采集点负极Ira-连接到电阻R33的另一端和电阻R36的一端，电阻R34的另一端与电阻R35、电容C30的另一端和大地连接，经电阻R34的另一端连接到运放U3A(TL084芯片)的3脚，运放U3A的4脚连接到+5V、电容C31的一端，电容C31的另一端接地，运放U3A的11脚接地，运放U3A的2脚、电阻R36、R37、电容C32的一端连接，运放U3A的1脚与电阻R38的一端、电阻R37、电容C32的另一端连接，电阻R38的另一端与电容C33的一端、运放U3A的5脚连接，电容C33的另一端接地，运放U3A的6脚与电阻R39、R40、电容C34的一端连接，电阻R39的另一端接地，运放U3A的7脚与电阻R41的一端、电阻R40、电容C34的另一端连接，电阻R41的另一端与电容C35的一端、DSP处理器连接在一起。

为了更好地理解与应用本发明提出的临近空间太阳电池测量方法，现结合上述实施例的内容，本发明以如下示例对临近空间太阳电池测量过程进行解释说明，具体阐述如下：

示例一：

图9为本发明另一实施例提供的临近空间太阳电池测量方法的流程示意图，如图9所示，首先进行初始化，检查是否有启动指令，如果没有启动指令则等待。

如果接收到地面发出的启动指令，则控制太阳跟踪机构的高度角跟踪机构，将装设有太阳电池组的俯仰板向下倾斜，同时控制太阳跟踪机构的方位角跟踪机构控制俯仰板方位旋转，此时向下倾斜的俯仰板若接触到下限位时，根据北斗信号自动给出的俯仰板的抬高高度，通过控制高度角跟踪机构使得俯仰板抬高到北斗信号给出的预定高度时，光电跟踪开始工作，如果光电跟踪没到跟踪阈值就一直进行光电跟踪，当光电跟踪到阈值时就停止光电跟踪。

此时，电池选择电路开始工作，接通选定的太阳电池，通过电压测量单元采集该电池的开路电压，采集开路电压完毕后，闭合短路开关并通过电流测量单元采集该电池的短路电流，采集短路电流完毕后断开短路开关，然后基于充放电电路，闭合电容充电开关，电容充电过程中，通过电压测量单元和电流测量单元采集电路实时采集充电过程中的充电电压和充电电流，若此时充电完毕，断开充电开关同时闭合电容放电开关，当放电完毕时，断开电容放电开关。

随后，电池选择电路接通下一个路太阳电池，然后进行与前一路太阳电池测量一样的流程，接通并测量第N路太阳电池后，重新从第一路太阳电池开始测量，直至完成太阳电池组中所有太阳电池的测量。

本示例提供的方法，通过将太阳电池组和太阳电池测量装置运载至临近空间进行电池参数测量，有效解决了地面测试无法精确模拟临近空间太阳光谱导致测量结果精确度低和不确定度大的问题，填补了现阶段无法模拟临近空间光谱进行测试的空白，通过提供空间和临近空间实际光谱和环境提高了空间和临近空间太阳电池测量的精确度，同时具备成本低廉、可操作性强的优点。

示例二：

参考图4、图5，电压测量单元和电流测量单元采用高速数据采集模式。由于AD芯片建立稳定的工作状态需要相当长时间，频繁改变AD芯片的工作状态会影响测量的精度，高速采集模式下同步命令并不直接作用于AD芯片。自通电时起，AD芯片和时钟电路始终处于工作状态，同步命令通过对高速FIFO的写入端的控制，即允许或禁止对FIFO写入，实现对采样数据的取舍。与AD芯片相比，高速FIFO的写有效时间为3ns，对同步和过程控制更为有利。

一次完整的测量过程从DSP处理器发出同步命令开始。同步命令一方面触发电压/电流传感器工作，另一方面允许对FIFO写入，对采样的数据进行存储。当缓存(CY7C1021存储芯片)存储的数据到达预定的数量时，FIFO的特定状态位置位，引发DSP外部中断。在中断服务程序中，DSP禁止对FIFO写入、中断数据的存储，同时复位该状态位。然后读取数据，待完成数据处理过程之后，DSP对FIFO复位清零。此即完成一次测量。

基于上述任一方法实施例，图10为本发明实施例提供的临近空间太阳电池测量系统的结构示意图，如图10所示，一种临近空间太阳电池测量系统，包括飞行模块1001和测量模块1002；

其中，飞行模块1001，用于控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；

测量模块1002，用于基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；其中，太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

基于上述任一实施例，高空科学气球上还搭载有太阳跟踪机构，太阳电池组装设在太阳跟踪机构上；太阳跟踪机构用于调整太阳电池组，使得太阳光垂直照射在太阳电池组上。

基于上述任一实施例，太阳电池测量装置还包括电池选择电路；电池选择电路用于将太阳电池组中的任一太阳电池与太阳电池测量装置电连接。

基于上述任一实施例，太阳跟踪机构包括高度角跟踪机构和方位角跟踪机构。

基于上述任一实施例，太阳能测量单元还包括充放电电路，充放电电路用于对太阳电池充电和放电。

基于上述任一实施例，太阳电池测量装置还包括温度调节单元；温度调节单元用于将太阳电池的温度保持在预设温度范围内。

基于上述任一实施例，太阳电池测量装置还包括太阳光辐射测量单元；太阳光辐射测量单元用于实时监测当前太阳光辐射。

为了更好地理解与应用本发明提出的临近空间太阳电池测量系统，现结合上述实施例的内容，本发明以如下示例对临近空间太阳电池测量系统进行解释说明，具体阐述如下：

图11为本发明另一实施例提供的临近空间太阳电池测量系统的结构示意图，如图11所示，临近空间太阳电池测量系统包括控制单元、高空科学气球、太阳电池组、太阳电池测量装置和太阳跟踪机构。本示例中，控制单元包括DSP和单片机，用于控制高空科学气球、太阳电池测量装置和太阳跟踪机构。

其中，太阳电池测量装置包括电池选择电路、充放电电路、电压测量单元、电流测量单元、温度测量单元、太阳光辐射测量单元和温度调节单元。太阳跟踪机构包括高度角跟踪机构和方位角跟踪机构，高度角跟踪机构包括电机驱动器、俯仰电机和执行机构，方位角跟踪机构包括电机驱动器、方位电机和执行机构。

当高空科学气球飞行到预定高度时，太阳跟踪机构自动对准太阳，太阳电池测量装置开始工作，选定测量的太阳电池通过电池选择电路接入到充放电电路中，通过单片机控制电容充放电时间，同时电压测量单元、电流测量单元两组高精度采集电路开始采集太阳电池的电压和电流，温度测量单元和太阳光辐射测量单元两组高精度采集电路分别进行太阳电池的温度和太阳辐射量的采集，并进行数据处理，同时DSP和单片机进行数据通信，单片机与高空科学气球的飞控以及存储设备进行通信。

图12为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图12所示，电子设备包括：处理器(processor)1201、通信接口(Communications Interface)1202、存储器(memory)1203和总线1204，其中，处理器1201，通信接口1202，存储器1203通过总线1204完成相互间的通信。处理器1201可以调用存储器1203中的逻辑指令，以执行如下方法，例如包括：控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；其中，太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；其中，太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；太阳电池组包括若干个太阳电池；基于太阳电池测量装置，对任一太阳电池的电池参数进行测量；其中，太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的通信设备等实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种临近空间太阳电池测量方法，其特征在于，包括：

控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；所述太阳电池组包括若干个太阳电池；

基于所述太阳电池测量装置，对任一所述太阳电池的电池参数进行测量；

其中，所述太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地所述电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高空科学气球上还搭载有太阳跟踪机构，所述太阳电池组装设在所述太阳跟踪机构上；

对应地，所述基于所述太阳电池测量装置，对任一所述太阳电池的电池参数进行测量，之前还包括：

调整所述太阳跟踪机构，直至太阳光垂直照射在所述太阳电池组上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太阳电池测量装置还包括电池选择电路；

对应地，所述基于所述太阳电池测量装置，对任一所述太阳电池的电池参数进行测量，具体包括：

基于所述电池选择电路，将所述太阳电池组中的任一所述太阳电池与所述太阳电池测量装置电连接；

基于所述太阳电池测量装置，对所述任一太阳电池的电池参数进行测量；

测量完毕后，基于所述电池选择电路，断开所述任一太阳电池与所述太阳电池测量装置之间的电连接。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述太阳跟踪机构包括高度角跟踪机构和方位角跟踪机构；

对应地，所述调整所述太阳跟踪机构，直至太阳光垂直照射在所述太阳电池组上，具体包括：

调整所述高度角跟踪机构和所述方位角跟踪机构，直至太阳光垂直照射在所述太阳电池组上。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述太阳能测量单元还包括充放电电路；

对应地，所述基于所述太阳电池测量装置，对所述任一太阳电池的电池参数进行测量，具体包括：

基于所述电压测量单元，测量所述任一太阳电池的开路电压；

基于所述电流测量单元，测量所述任一太阳电池的短路电流；

基于所述充放电电路对所述任一太阳电池充电，通过所述电压测量单元和所述电流测量单元测量所述任一太阳电池充电过程中的充电电压和充电电流，直至所述任一太阳电池充电完毕；

基于所述充电电压和所述充电电流绘制所述任一太阳电池的I-V曲线。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太阳电池测量装置还包括温度调节单元；

对应地，所述基于所述太阳电池测量装置，对任一所述太阳电池的电池参数进行测量，还包括：

控制所述温度调节单元，使得所述任一太阳电池的温度保持在预设温度范围内。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太阳电池测量装置还包括太阳光辐射测量单元；

对应地，基于所述太阳电池测量装置，对任一所述太阳电池的电池参数进行测量，还包括：

基于所述太阳光辐射测量单元，实时监测当前太阳光辐射。

8.一种临近空间太阳电池测量系统，其特征在于，包括：

飞行模块，用于控制搭载在高空科学气球上的太阳电池组和太阳电池测量装置稳定在临近空间的预设高度；所述太阳电池组包括若干个太阳电池；

测量模块，用于基于所述太阳电池测量装置，对任一所述太阳电池的电池参数进行测量；

其中，所述太阳电池测量装置包括电流测量单元、电压测量单元和温度测量单元中的至少一种，对应地所述电池参数包括短路电流、开路电压、I-V曲线和电池温度中的至少一种。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如权利要求1至7任一所述的临近空间太阳电池测量方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述的临近空间太阳电池测量方法。