1．2 智能采光的设计
    系统提供两种方式对太阳方位进行跟踪：光敏电阻阵列自适应控制算法和定位跟踪算法。其中以光敏电阻阵列自适应控制算法为核心，以定位跟踪算法为辅助校正。这两种方式有机结合，以增强系统的鲁棒性和抗干扰性，使其能更好地适合各种环境。
1．2．1 光敏电阻阵列
    光敏电阻是电阻性传感器，在所受到的光强度发生变化时，其电阻值相应变化，可将光信号转换为电信号。
    (1)阵列布局设计
    如图2右侧所示，P1～P8为光敏电阻，分别布置在圆筒内外东、南、西、北四个方位。P1～P4裸露在外，东西对称的一对(P1，P3)用于粗略检测太阳方位角θA；另一对(P2，P4)用于粗略检测太阳入射角θZ；P5～P8在圆筒内部，东西对称的(P5，P7)用于xx检测太阳方位角θA；另一对 (P6，P8)用于xx检测太阳入射角θZ。采光板设置了一个保护圆筒，它可以较大程度屏蔽外界环境的散射光及其他干扰光线，使得外界的干扰光源对跟踪效果的影响降到较低，提高跟踪精度。

    (2)跟踪原理
    布置在外部的4个光敏电阻P1～P4能反映出当前天气情况，例如阴天、晴天或者黑夜，从而可以决定是否需要调整太阳能电池板；布置在内部的4个光敏电阻P5～P8用于精细调整电池板的方位。
    当太阳光偏离垂直方向一个较小的角度时，由于受环境散射光的影响，外部光敏电阻不会反映出太阳光线的变化；而内部光敏电阻受到了圆筒对环境散射光的屏蔽保护，它们接收的照度会出现差值，即偏离信号。当太阳光偏离了一个较大的角度时(阴雨天，乌云过后或者日夜交替)，筒内的光敏电阻可能接收不到太阳光，筒外的光敏电阻就能反映出照度差值。控制单元通过对信号再进行判断和处理，控制太阳光接收装置角度的调整，直到太阳能电池板对准太阳。详细的自适应跟踪流程见 2．2节。
    (3)设计参数的选取
    粗略认为太阳在24 h内转过360°，本系统设计指标为每半小时跟踪1次，所以跟踪的灵敏度为7．5°，即当太阳角度偏转7．5°(θ=7．5°)的时候，光敏电阻P5被遮挡，而P7能被光线照射。此时采光板就要进行调整，以跟踪太阳的方位。
    根据实物的布局要求，设定圆桶的直径D=5 cm，S=O．5 cm。因此，得到内部传感器之间距离为L=(5-2×O．5)=4 cm。上述的参数选定以后，根据H=S／tan(θ)，即H=S／tan(2 7c×7．5／360)，把S=O．5 cm代入，{zh1}得到H=3．79 cm。实际中考虑到光线的散射和干扰，选取圆桶高度为6 cm。
1．2．2 定位跟踪算法
    因为地球自转一周为24小时，可以粗略认为太阳每小时自东向西偏移15°(360°／24)，设时角为ω，磁偏角(赤纬角)为э，太阳入射角(天顶角)为θZ，太阳方位角为θA，φ为当地纬度。经计算得到：

  
    根据公式(1)、(2)，考虑到南京经度为e118．77，纬度为n32．O，海拔为50 m以下，再参考大数估计算法和相关的校正参数，在Matlab中编程计算出太阳方位角和高度角。由于此计算复杂庞大，会大量消耗FPGA的资源，不利于在 FPGA的51软核下运行。考虑到本系统只针对南京地区，地形上忽略海拔和纬度的变化，时间上忽略时区和分钟的变化，在Keil C中重新精简程序，并把前后算法所得数据以及实际测量数据进行对比描绘曲线，如图3所示。

    图3为根据2008年2月19号8：25～16：25每隔1小时南京太阳天顶角θZ和方位角θA以及实际测量的相应值而描绘得出。其中左图表示太阳方位角 (θA)随时间变化自东向西偏转的轨迹；右图表示太阳高度角(90-θZ)随时间变化的轨迹。通过对比，证明经过Keil C的简化，并未带来明显的轨迹偏差，而且定位算法所得到的轨迹与实际测量轨迹基本吻合。这样便使系统通过自行计算太阳方位来实现追日成为可能。图中曲线还表明对于太阳方位角和高度角，计算值整体比测量值大，这主要是由于大气对太阳光折射以及测量的误差而造成的，在实际调试中可以做出一定的修正，以改善追日效果。