确定真北

Question

我正在制作Arduino设备。我买了一个GPS模块和一个带有加速度计的倾斜感应罗盘。

我想确定真北，这样我就可以总是把一个物体指向太阳。基本上，我希望这个设备无论在哪里都能找到正北。GPS会给出位置，指南针会找到磁北。我猜真北可以在设备移动时获得，并写入RAM，然后在设备静止时检索使用。

但如何?

Answer 1

你想让你的旋转太阳能电池板获得最多的阳光吗?如果是这样的话，你可以根据你的时钟在东西之间设置粗略的位置(你可以通过将长/晚位置纳入计算日出和日落时间的帐户来改进这一点)。如果你想精确地控制方位角和仰角，你将需要大量的天文计算。Arduino不支持双，单你不会有非常准确的结果(他们将足够的太阳能电池板跟踪，但不够，如果你想要望远镜跟踪一些天空物体)。我的建议是，要么对这个主题进行大量调查，要么看看一些开源天文学软件，并从源代码中提取所需的计算(如果许可条款允许)。只是给你一个提示，这是一个小的摘录从PilotLogic TMoon组件，你可以在CodeTyphon/Lazarus/FPC安装包找到在这里:

procedure Sun_Position_Horizontal(date:TdateTime; longitude,latitude: extended; var elevation,azimuth: extended);
var
  pos1: T_Coord;
begin
  pos1 := sun_coordinate(date);
  calc_horizontal(pos1,date,longitude,latitude);
end;
function sun_coordinate(date:TDateTime):t_coord;
var
  l,b,r: extended;
  lambda,t: extended;
begin
  earth_coord(date,l,b,r);
  (* convert earth coordinate to sun coordinate *)
  l := l+180;
  b := -b;
  (* conversion to FK5 *)
  t := (julian_date(date)-2451545.0)/365250.0*10;
  lambda:=l+(-1.397-0.00031*t)*t;
  l := l-0.09033/3600;
  b := b+0.03916/3600*(cos_d(lambda)-sin_d(lambda));
  (* aberration *)
  l := l-20.4898/3600/r;
  (* correction of nutation - is done inside calc_geocentric *)
{   calc_epsilon_phi(date,delta_phi,epsilon); }
{   l := l+delta_phi; }
  (* fill result and convert to geocentric *)
  result.longitude := put_in_360(l);
  result.latitude := b;
  result.radius := r*AU;
  calc_geocentric(result,date);
end;
procedure calc_horizontal(var coord:t_coord; date:TDateTime; longitude,latitude: extended);
var
  h: extended;
begin
  h := put_in_360(star_time(date)-coord.rektaszension-longitude);
  coord.azimuth := arctan2_d(sin_d(h), cos_d(h)*sin_d(latitude)-
                             tan_d(coord.declination)*cos_d(latitude));
  coord.elevation := arcsin_d(sin_d(latitude)*sin_d(coord.declination)+
                              cos_d(latitude)*cos_d(coord.declination)*cos_d(h));
end;

如果你的设备在安装后不移动(在我重读你的问题后不是这种情况，所以你可以忽略其余的消息)，那么你的经度和纬度是固定的，你在编译时知道它们，或者你可以在设备第一次安装时手动输入它们。这样就不需要GPS了。您还可以在安装时找到北方，所以您也不需要指南针。

Answer 2

指南针靠近磁性物质时就会失控，根本不实用。你可以计算出太阳相对于你所在位置的方位和高度。它是更实际的使用一些数字编码器与您的系统，使计算增量运动。arduino上的校准按钮可以使用标准工具对参数进行规范化。对于微调，可提供手动上下键。