論文の概要: Minimal Sensing for Orienting a Solar Panel
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.10765v1
- Date: Mon, 14 Apr 2025 23:49:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-16 22:10:08.665899
- Title: Minimal Sensing for Orienting a Solar Panel
- Title（参考訳）: ソーラーパネルの配向のための最小センシング
- Authors: Jeremy Klotz, Shree K. Nayar,
- Abstract要約: ソーラーパネルは、その上に落下する全照明(照射)を最大化する方向を指し示すときに最もエネルギーを回収する。
本研究は,4個の光検出器の測定値を用いて,パネルの傾きを最大化するための最小限のセンシング手法を開発する。
検出器とパネルの間の傾きがより大きく、最適化され、照射関数がぼやけていることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.054264814278472
- License:
- Abstract: A solar panel harvests the most energy when pointing in the direction that maximizes the total illumination (irradiance) falling on it. Given an arbitrary orientation of a panel and an arbitrary environmental illumination, we address the problem of finding the direction of maximum total irradiance. We develop a minimal sensing approach where measurements from just four photodetectors are used to iteratively vary the tilt of the panel to maximize the irradiance. Many environments produce irradiance functions with multiple local maxima. As a result, simply measuring the gradient of the irradiance function and applying gradient ascent will not work. We show that a larger, optimized tilt between the detectors and the panel is equivalent to blurring the irradiance function. This has the effect of eliminating local maxima and turning the irradiance function into a unimodal one, whose maximum can be found using gradient ascent. We show that there is a close relationship between our approach and scale space theory. We have collected a large dataset of high-dynamic range lighting environments in New York City, called \textit{UrbanSky}. We used this dataset to conduct simulations to verify the robustness of our approach. Finally, we have built a portable solar panel with four compact detectors and an actuator to conduct experiments in various real-world settings: direct sunlight, cloudy sky, urban settings with occlusions and shadows, and complex indoor lighting. In all cases, we show significant improvements in harvested energy compared to standard approaches for controlling the orientation of a solar panel.
- Abstract（参考訳）: ソーラーパネルは、その上に落下する全照明(照射)を最大化する方向を指し示すときに最もエネルギーを回収する。
パネルの任意の配向と任意の環境照度が与えられた場合、最大全照度の方向を求める問題に対処する。
本研究は,4個の光検出器を用いてパネルの傾きを反復的に変化させ,光度を最大化する,最小限のセンシング手法を開発する。
多くの環境は、複数の局所的な最大値を持つ放射関数を生成する。
その結果、単に放射関数の勾配を測定して勾配の上昇を適用するだけではうまくいかない。
検出器とパネルの間の傾きがより大きく、最適化され、照射関数がぼやけていることが示される。
これは、局所的な最大値を取り除き、放射関数を、勾配上昇を用いて最大値を求める一助関数に変換する効果がある。
我々は、我々のアプローチとスケール空間理論の間には密接な関係があることを示します。
我々は,ニューヨークにおける高ダイナミックレンジ照明環境の大規模なデータセットを収集した。
私たちはこのデータセットを使って、我々のアプローチの堅牢性を検証するシミュレーションを行いました。
最後に、私たちは4つのコンパクトな検出器とアクチュエータを備えたポータブルソーラーパネルを構築し、様々な現実世界の環境(直射日光、曇り空、閉塞と影のある都市環境、複雑な屋内照明)で実験を行ないました。
いずれの場合も、ソーラーパネルの配向を制御する標準的なアプローチと比較して、収穫エネルギーの大幅な改善が見られた。
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