王朦朦 刘琳 张丽雪 赵雪 王平
黑龙江工程学院数学系 黑龙江 哈尔滨 150050
摘要 太阳影子定位技术通过对物体影子的变化情况来进行分析确定拍摄地点与拍摄日期的一种普遍而且重要的方法。太阳影子定位技术已经有越来越广泛的应用，然而对于太阳影子定位技术的原理还有很多未知的区域。
关键词 太阳高度角 太阳方位角 牛顿迭代法 灰度图 边缘检测
近年来，太阳影子定位技术的研究已经越来越受到人们的重视，这种通过物体影子的数据便可以判断物体所在位置及拍摄日期的方法不仅简便而且准确，然而对于这一项技术我们更多的是陌生，也没有大量的实验数据可以证明他的可靠性，所以本文将对影子定位技术的实际原理进行分析，并将其运用到实际中去。
1、影子长度变化曲线
在已知天安门广场上的直杆高度为3米的前提下，计算2015年10月22日北京时间的9:00-15:00此直杆的太阳影子长度变化情况，首先建立直杆的太阳影子长度变化模型（1），并作出在此时间段内直杆的太阳影子长度的变化曲线如图。
首先，采用牛顿迭代法求解非线性方程组，在已知影子顶点坐标数据以及拍摄日期的前提下我们就可以计算出物体所在的位置。
3、通过视频处理确定直杆所在位置
通过图像处理技术将视频以三分钟为时间间隔，对视频进行截图处理，最终得到13幅图片，将所得到的图片进行处理得到灰度图，将其导入MATLAB利用边缘检测的方法得到十四个影子顶点坐标，在已知直杆高度为2米,拍摄日期是2015年7月13日的条件下，基于上述所建立的关于太阳高度角以及方位角的数学模型，就可以计算出视频中物体所在的位置。
本文所建立的两个核心模型即关于太阳高度角以及方位角的模型十分精简，但是包含了影响影子长度的因素，可以直观的分析模型中各个因素对影子长度的影响，并且可以通过计算太阳高度角以及方位角就可以实现通过物体太阳影子变化确定拍摄地点和拍摄日期的目的，但是在对模型进行数值解的计算过程当中，由于所涉及到的变量种类过多而且不同单位及角度与弧度之间的转化，使得在模型计算当中容易出现错误，同时对于模型中的数据使用简单的方法很难处理，在模型求解的过程中存在困难，总体来说本文对太阳影子定位技术的分析有理有据，对于将太阳影子定位技术应用于实际生活当中有着重要的意义，通用型很强。
参考文献
[1].王国安等，太阳高度角和日出日落时刻太阳方位角一年变化范围的计算，
30卷，增刊：162-164，2007。
[2].方淼森，李少华，一种太阳视运动轨迹建模方法及其应用，2015（1）：110-112，
2015。
[3].贺晓雷，于贺军，李建英，丁蕾，太阳方位角的公式求解及其应用，2008（29）：69-70。
论文作者:王朦朦 刘琳 张丽雪 赵雪 王平
论文发表刊物:《中国科技教育·理论版》2016年第4期
论文发表时间:2016/5/30
标签：太阳论文; 影子论文; 方位角论文; 模型论文; 物体论文; 技术论文; 高度论文; 《中国科技教育·理论版》2016年第4期论文;