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Airborne real-time solar concentrator orientation estimation for heliostat coarse calibration

Schnerring, Alexander und Broda, Rafal und Nieslony, Michael und Algner, Niels und Saez Martinez, Eduardo und Röger, Marc und Kallio, Sonja und Pitz-Paal, Robert (2026) Airborne real-time solar concentrator orientation estimation for heliostat coarse calibration. Solar Energy, 310, Seite 114495. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2026.114495. ISSN 0038-092X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Kurzfassung

We present a novel method for the airborne real-time solar concentrator orientation estimation for heliostat coarse calibration, termed ARTSCORE-C. The input to the method is the set of image coordinates of identified concentrator corner points within a single image. Additionally, it requires the known heliostat positions, the kinematic model and the concentrator geometry, quantities that are typically well known in heliostat fields. The method is well-suited for real-time applications and lays the foundation for autonomous condition monitoring systems for heliostat fields. It was developed with the aid of a dedicated simulation environment, which enabled a thorough analysis of noise propagation throughout the algorithm. Insights from simulation were successfully transferred to real-world data, demonstrating that simulation tools can effectively support the development of airborne image-based systems. Validation experiments at the solar tower test facility in Jülich, Germany confirmed the method’s practical utility: Using 20 observations per concentrator, the method achieved an average angular RMSE of 3.5 mrad across 146 validated concentrators with a range of typical orientations. The achieved accuracy qualifies the method as a coarse calibration system, suitable to be used as an upstream-component for fine calibration systems. Moreover, its ability to optically estimate the camera pose for a given image makes it a promising alternative to hardware-based localization systems, particularly in remote environments, where correction signals may be unavailable. This capability enhances its practical relevance for large-scale, low-maintenance solar tower power facilities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223958/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Airborne real-time solar concentrator orientation estimation for heliostat coarse calibration
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schnerring, Alexanderalexander.schnerring (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-1700-6481211888921
Broda, RafalRafal.Broda (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-2378-1776211888923
Nieslony, Michaelmichael.nieslony (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6110-0895211888925
Algner, NielsNiels.Algner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9763-0329NICHT SPEZIFIZIERT
Saez Martinez, Eduardoeduardo.saezmartinez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-1504-2203211888926
Röger, MarcMarc.Roeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0618-4253NICHT SPEZIFIZIERT
Kallio, SonjaSonja.Kallio (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1409-7793211888927
Pitz-Paal, RobertRobert.Pitz-Paal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3542-3391NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 März 2026
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:310
DOI:10.1016/j.solener.2026.114495
Seitenbereich:Seite 114495
Verlag:Elsevier
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:unmanned aerial vehicle, real-time, heliostat calibration, condition monitoring, concentrated solar power
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Condition Monitoring
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung
Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Schnerring, Alexander
Hinterlegt am:16 Apr 2026 11:36
Letzte Änderung:16 Apr 2026 11:36

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