CN107077146A - 用于云台的控制方法、控制***、云台和无人飞行器 - Google Patents
用于云台的控制方法、控制***、云台和无人飞行器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107077146A CN107077146A CN201680002322.7A CN201680002322A CN107077146A CN 107077146 A CN107077146 A CN 107077146A CN 201680002322 A CN201680002322 A CN 201680002322A CN 107077146 A CN107077146 A CN 107077146A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- deflection angle
- installation portion
- coordinate system
- inertial sensor
- head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 96
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 3
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 claims 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/0094—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots involving pointing a payload, e.g. camera, weapon, sensor, towards a fixed or moving target
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U20/00—Constructional aspects of UAVs
- B64U20/80—Arrangement of on-board electronics, e.g. avionics systems or wiring
- B64U20/87—Mounting of imaging devices, e.g. mounting of gimbals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/20—Control of position or direction using feedback using a digital comparing device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
- B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
一种云台(1),包括:安装部,用于安装负载设备;磁传感器(30);惯性传感器(40);以及控制器(20),用于:使用磁传感器(30)确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;使用惯性传感器(40)确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器(40)的角度误差;以及使用修正所述角度误差后的惯性传感器(40)的测量数据,控制所述云台(1)的姿态。
Description
技术领域
本发明涉及云台,更具体地,涉及用于云台的控制方法、控制***、云台和搭载有云台的无人飞行器。
背景技术
无人飞行器上一般搭载有云台,在云台上设置有安装部,用于安装例如摄像设备等负载设备,可以实现飞行过程中的实时拍摄或其他所需操作。由于无人飞行器的姿态在飞行期间可能有所改变,云台会控制安装部姿态在横滚、俯仰、或偏航轴方向做相应的调整,以确保负载设备的姿态稳定。
现有云台大多使用陀螺仪和加速度融合姿态作为安装部姿态的参考。安装部的横滚轴和俯仰轴使用重力加速度作为绝对参考,可以保证横滚轴和俯仰轴两个方向的姿态稳定,但在偏航轴方面并没有绝对的姿态参考,因此在陀螺仪存在零偏或者产生温漂等情况时,云台在锁定状态下,其不能保证安装部绕偏航轴静止不转,而是通常会向一个方向一直转,产生漂移现象。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种用于云台的控制方法,所述云台包括用于安装负载设备的安装部,所述方法包括:使用磁传感器确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;使用惯性传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差;使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
本发明的另一个方面提供了一种用于云台的控制***,所述云台包括:安装部,用于安装负载设备;磁传感器;以及惯性传感器,所述***包括:第一偏转角确定模块;使用磁传感器确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;第二偏转角确定模块,使用惯性传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;角度误差确定模块,基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差;以及控制模块,使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
本发明的另一个方面提供了一种云台,包括上述控制***。
本发明的另一个方面提供了一种云台,包括:安装部,用于安装负载设备;磁传感器;惯性传感器;以及控制器,用于:使用磁传感器确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;使用惯性传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差;以及使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
本发明的另一个方面提供了一种云台,包括:安装部,用于安装负载设备;磁传感器,设置在所述安装部上或与所述安装部设置在同一刚体上,用于感测所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;惯性传感器,用于感测所述安装部绕偏航轴在该时间段内的第二偏转角;以及控制器,与所述惯性传感器和所述磁传感器均电性连接,所述控制器基于所述第一偏转角和所述第二偏转角来确定惯性传感器的角度误差,并使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
本发明的另一个方面提供了一种无人飞行器,包括:机身;多个机臂,与所述机身连接,所述机臂用于承载旋翼组件;以及上述云台,安装在机身上。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优势,现在将参考结合附图的以下描述,其中:
图1示意性示出了根据本发明实施例的安装有摄像设备的云台示意图。
图2示意性示出了根据本发明实施例的云台的结构框图。
图3a和3b示出了根据本发明实施例确定惯性传感器角度误差的原理。
图4示意性示出了根据本发明实施例的云台的结构框图。
图5示意性示出了根据本发明实施例的第一偏转角确定模块的结构框图。
图6示出了根据本发明实施例的无人飞行器的示意图。
具体实施方式
根据结合附图对本发明示例性实施例的以下详细描述,本发明的其它方面、优势和突出特征对于本领域技术人员将变得显而易见。
在本发明中,术语“包括”和“含有”及其派生词意为包括而非限制;术语“或”是包含性的,意为和/或。
在本说明书中,下述用于描述本发明原理的各种实施例只是说明,不应该以任何方式解释为限制发明的范围。参照附图的下述描述用于帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。下述描述包括多种具体细节来帮助理解,但这些细节应认为仅仅是示例性的。因此,本领域普通技术人员应认识到,在不背离本发明的范围和精神的情况下,可以对本文中描述的实施例进行多种改变和修改。此外,为了清楚和简洁起见,省略了公知功能和结构的描述。此外,贯穿附图,相同附图标记用于相同或相似的功能和操作。
图1示意性示出了根据本发明实施例的云台1的示意图。根据本发明的实施例,云台1可以包括多个相连的轴臂。负载设备,例如摄像设备,设置在其中一个轴臂上。每个轴臂在相应电机的驱动下,带动所述安装部运动。例如,如图1所示,该云台1包括俯仰轴轴臂11、横滚轴轴臂12、偏航轴轴臂13、俯仰轴电机14、横滚轴电机15、偏航轴电机16、安装部17、以及基座18。根据本发明的实施例,可以在云台1的安装部17上安装摄像设备2。
如图1所示,俯仰轴轴臂11、横滚轴轴臂12、偏航轴轴臂13依次连接。安装部17设置在俯仰轴轴臂11上。俯仰轴轴臂11可以在俯仰轴电机14的驱动下带动安装部17在俯仰方向上运动,横滚轴轴臂12可以在横滚轴电机15的驱动下带动安装部17在横滚方向上运动,偏航轴轴臂13可以在偏航轴电机16的驱动下带动安装部17在偏航方向上运动。通过俯仰轴轴臂11、横滚轴轴臂12、偏航轴轴臂13的转动,可以补偿云台1的抖动,保证摄像设备2的稳定,拍出稳定的画面。也可以通过俯仰轴轴臂11、横滚轴轴臂12、偏航轴轴臂13的转动来调节摄像设备2的姿态。
在安装部17上可以设置惯性传感器,所述惯性传感器可以包括陀螺仪,以检测安装部17绕偏航轴的旋转角度。可选地,惯性传感器也可以与安装部17设置在同一刚体上。如背景技术部分所述,如果在偏航轴方向没有绝对的姿态参考,则在陀螺仪例如由于零偏或者温漂等情况而具有角度误差时,云台在锁定状态下,其不能保证安装部绕偏航轴静止不转,而是通常会向一个方向一直转,产生漂移现象。
当两个空间位置相距较近时,可以认为地球表面的磁场强度在水平方向的分量的方向是相同的,因此,可以使用磁场强度的水平分量,对惯性传感器的角度误差,例如陀螺仪的角度误差,进行校正。根据本发明的实施例,可以每隔一段时间进行一次校正,以消除惯性传感器角度误差造成的累积误差。根据本发明的实施例,球表面的磁场强度可以是地磁场强度。
图2示出了根据本发明实施例的云台1的结构框图。根据本发明的实施例,云台1包括控制器20、磁传感器30、和惯性传感器40。磁传感器30例如是电子指南针,设置在安装部17上或与安装部17设置在同一刚体上,例如可以与安装部17一起设置在俯仰轴轴臂11上。所述惯性传感器40至少包括一陀螺仪。惯性传感器40设置在安装部17上或与安装部17设置在同一刚体上,例如可以与安装部17一起设置在俯仰轴轴臂11上。本实施方式中,所述控制器20和所述惯性传感器40一体设置。
根据本发明的实施例,控制器20例如可以包括处理器和存储器。存储器存储有机器可读指令,所述处理器执行所述指令,以执行根据本发明的各种操作。或者,也可以使用例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(ASIC)或可以以用于对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现控制器20,或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现控制器20。
根据本发明实施例,控制器20基于磁传感器30获得的第一磁场强度v1,确定安装部17绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角,根据惯性传感器40的陀螺仪确定所述安装部17绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角。然后,控制器20基于所述第一偏转角和第二偏转角之间的差异,确定所述陀螺仪的角度误差,并使用修正所述角度误差后的惯性传感器40的测量数据,控制云台1的姿态。
图3a和3b示出了根据本发明实施例确定惯性传感器角度误差的原理。如图3a所示,假设第一坐标系是以安装部17为参照物的直角坐标系XYZ。为了下面描述的方便,假设直角坐标系XYZ的初始朝向为X轴指向正北方向,Y轴指向正东方向,Z轴指向地面,但是本发明不限于此。由于无人飞行器飞行过程中姿态改变,安装部17的姿态随之改变,第一坐标系XYZ的三个坐标轴方向也相应改变。如图3a所示,第一坐标系XYZ的三个坐标轴均偏离了其初始方向。可以理解,虽然图3a所示的例子是第一坐标系XYZ的三个坐标轴均偏离了其初始方向,但是根据本发明的实施例,可以只有两个坐标轴偏离其初始方向。例如,当安装部17只做横滚、俯仰或绕偏航轴旋转三者之一的运动时,第一坐标系XYZ可以只有两个坐标轴偏离其初始方向。
如图3b所示,磁传感器30测量得到第一磁场强度v1,该第一磁场强度v1是以第一坐标系XYZ下的三个彼此正交的分量表示的,即[xyz]。
引入第二坐标系,该第二坐标系是直角坐标系UVW,其UV平面是水平面,且该第二坐标系UVW绕偏航轴的旋转状态与所述第一坐标系相同。例如,第二坐标系UVW与第一坐标系XYZ同步地绕偏航轴旋转,但其UV平面始终保持水平。
控制器20将第一磁场强度v1转换为第二坐标系UVW下的第二磁场强度v2,该第二磁场强度v2的大小和方向与v1是相同的,不同之处在于v2是以第二坐标系UVW下的三个彼此正交的分量表示的,即[uvw]。
可以如下确定v2的值。假定第二坐标系UVW的UV平面绕U轴转动φ角度,绕V轴转动θ角度后,得到第一坐标系XYZ,则:
其中:
根据本发明的实施例,可以通过云台上安装的加速度传感器获取角度θ和φ。
然后,控制器20可以计算第二磁场强度v2在水平面上的投影v2’与第二坐标系UVW的U轴或V轴之间的夹角。例如,如图3所示,可以得到投影v2’与V轴之间的夹角:
经过一段时间之后,磁传感器30再次测量第一磁场强度v1,控制器20根据再次测量得到的第一磁场强度v1计算相应的ψ,两个ψ之间的差值即为这段时间安装部17绕偏航轴的旋转角度,将该旋转角度作为第一偏转角。
另一方面,控制器20可以使用惯性传感器40的陀螺仪确定所述安装部17绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角。
理论上,第一偏转角和第二偏转角应当是相同的,然而,实际上,当惯性传感器40存在零偏或者产生温漂时,使用惯性传感器40得到的第二偏转角会不同于第一偏转角。根据本发明的实施例,控制器20可以按照时间顺序获得多个第一偏转角和第二偏转角对,对所述第一偏转角和第二偏转角之差进行低通滤波,即可得到惯性传感器40的角度误差,即陀螺仪的角度误差。
根据本发明的实施例,控制器20可以使用修正所述角度误差后的惯性传感器40的测量数据,控制所述云台的姿态。例如,控制器20可以将第二偏转角减去所述角度误差,得到修正的第二偏转角,并使用修正的第二偏转角,控制安装部17绕偏航轴的偏转。
图4示出了根据本发明实施例的云台1的结构框图。根据本发明的实施例,云台1包括磁传感器30、惯性传感器40、和控制***50。磁传感器30设置在安装部17上或与安装部17设置在同一刚体上,例如可以与安装部17一起设置在俯仰轴轴臂11上。惯性传感器40包括至少一个陀螺仪。惯性传感器40设置在安装部17上或与安装部17设置在同一刚体上,例如可以与安装部17一起设置在俯仰轴轴臂11上。
根据本发明的实施例,控制***50包括第一偏转角确定模块51、第二偏转角确定模块52、角度误差确定模块53、以及控制模块54。
第一偏转角确定模块52基于磁传感器30获得的第一磁场强度v1,确定所述安装部17绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角。第二偏转角确定模块52使用惯性传感器40确定所述安装部17绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角。角度误差确定模块53基于所述第一偏转角和第二偏转角之间的差异,确定惯性传感器40的角度误差。控制模块54使用修正所述角度误差后的惯性传感器40的测量数据,控制所述云台的姿态。
图5示意性示出了根据本发明实施例的第一偏转角确定模块51的结构框图。根据本发明的实施例,第一偏转角确定模块51可以包括转换单元511、投影单元512、和确定单元513。
转换单元511将第一磁场强度v1从第一坐标系转换到第二坐标系下,得到第二磁场强度v2。投影单元512确定第二磁场强度v2在水平面上的投影。确定单元513根据所述投影确定第一偏转角。转换、投影和确定第一偏转角的方式如上文参考图3所述,这里不再重复。
根据本发明的实施例,第一偏转角确定模块51和第二偏转角确定模块52按照时间顺序获得多个第一偏转角和第二偏转角对。角度误差确定模块53对所述第一偏转角和第二偏转角之差进行低通滤波,得到所述惯性传感器40的角度误差,即陀螺仪的角度误差。
控制模块54可以使用修正所述角度误差后的惯性传感器40的测量数据,控制所述云台的姿态。例如,控制模块54可以用所述角度误差修正第二偏转角,得到修正的第二偏转角,使用修正的第二偏转角,控制安装部17绕偏航轴的偏转。
图6示出了根据本发明实施例的无人飞行器6的示意图。如图6所示,无人飞行器6包括:机身61和多个机臂62,与机身61连接,以及承载旋翼组件63。无人飞行器还包括上文描述的云台1,安装在机身61上。
根据本发明的实施例,一种计算机软件包括机器可读指令,所述指令在被处理器执行时,使得处理器执行如上参考图2、图3a和3b所描述的操作。
根据本发明的实施例,一种非易失性存储介质,包括机器可读指令,所述指令在被处理器执行时,使得处理器执行如上所述的方法。
通过使用磁场方向对惯性传感器角度误差进行修正,可以有效地抑制安装部绕偏航轴的漂移,提高云台的稳定性能。
根据本发明各实施例的上述方法、装置、单元和/或模块可以通过有计算能力的电子设备执行包含计算机指令的软件来实现。该***可以包括存储设备,以实现上文所描述的各种存储。所述有计算能力的电子设备可以包含通用处理器、数字信号处理器、专用处理器、可重新配置处理器等能够执行计算机指令的装置,但不限于此。执行这样的指令使得电子设备被配置为执行根据本发明的上述各项操作。上述各设备和/或模块可以在一个电子设备中实现,也可以在不同电子设备中实现。这些软件可以存储在计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质存储一个或多个程序(软件模块),所述一个或多个程序包括指令,当电子设备中的一个或多个处理器执行所述指令时,所述指令使得电子设备执行本发明的方法。
这些软件可以存储为易失性存储器或非易失性存储装置的形式(比如类似ROM等存储设备),不论是可擦除的还是可重写的,或者存储为存储器的形式(例如RAM、存储器芯片、设备或集成电路),或者被存储在光可读介质或磁可读介质上(比如,CD、DVD、磁盘或磁带等等)。应该意识到,存储设备和存储介质是适于存储一个或多个程序的机器可读存储装置的实施例,所述一个程序或多个程序包括指令,当所述指令被执行时,实现本发明的实施例。实施例提供程序和存储这种程序的机器可读存储装置,所述程序包括用于实现本发明的任何一项权利要求所述的装置或方法的代码。此外,可以经由任何介质(比如,经由有线连接或无线连接携带的通信信号)来电传递这些程序,多个实施例适当地包括这些程序。
根据本发明各实施例的方法、装置、单元和/或模块还可以使用例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(ASIC)或可以以用于对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现,或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。该***可以包括存储设备,以实现上文所描述的存储。在以这些方式实现时,所使用的软件、硬件和/或固件被编程或设计为执行根据本发明的相应上述方法、步骤和/或功能。本领域技术人员可以根据实际需要来适当地将这些***和模块中的一个或多个,或其中的一部分或多个部分使用不同的上述实现方式来实现。这些实现方式均落入本发明的保护范围。
尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明,但是本领域技术人员应该理解,在不背离所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此,本发明的范围不应该限于上述实施例,而是应该不仅由所附权利要求来进行确定,还由所附权利要求的等同物来进行限定。
Claims (43)
1.一种用于云台的控制方法,所述云台包括用于安装负载设备的安装部,所述方法包括:
使用磁传感器确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;
使用惯性传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;
基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差;
使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,使用磁传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在一时间段内的第一偏转角包括:
通过所述磁传感器获得第一磁场强度;以及
基于所述第一磁场强度确定所述第一偏转角。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一磁场强度是地磁场强度。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述安装部用于安装图像捕获设备。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述磁传感器包括电子指南针。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于所述第一磁场强度确定所述第一偏转角包括:
将第一磁场强度从第一坐标系转换到第二坐标系下,得到第二磁场强度,
其中:
所述第一坐标系为直角坐标系XYZ,所述第二坐标系为直角坐标系UVW;
所述第一坐标系是以安装部为参照物的;以及
所述第二坐标系的UV平面是水平面,并且所述第二坐标系绕偏航轴的旋转状态与所述第一坐标系相同;
确定第二磁场强度在水平面上的投影;以及
根据所述投影确定所述第一偏转角。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据所述投影确定所述第一偏转角包括:确定所述投影与所述第二坐标系的U轴或V轴之间夹角的变化作为所述第一偏转角。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述惯性传感器和/或所述磁传感器与所述安装部设置在同一刚体上。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差包括:
按照时间顺序获得多个第一偏转角和第二偏转角对;以及
对所述第一偏转角和第二偏转角之差进行低通滤波,得到所述惯性传感器的角度误差。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述角度误差包括所述惯性传感器的温漂和/或零偏。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述惯性传感器包括陀螺仪,所述修正角度误差是修正陀螺仪的角度误差。
12.一种用于云台的控制***,所述云台包括:安装部,用于安装负载设备;磁传感器;以及惯性传感器,所述***包括:
第一偏转角确定模块;使用磁传感器确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;
第二偏转角确定模块,使用惯性传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;
角度误差确定模块,基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差;以及
控制模块,使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
13.根据权利要求12所述的***,其特征在于,使用磁传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在一时间段内的第一偏转角包括:
通过所述磁传感器获得第一磁场强度;以及
基于所述第一磁场强度确定所述第一偏转角。
14.根据权利要求13所述的***,其特征在于,所述第一磁场强度是地磁场强度。
15.根据权利要求12所述的***,其特征在于,所述安装部用于安装图像捕获设备。
16.根据权利要求12所述的***,其特征在于,所述磁传感器包括电子指南针。
17.根据权利要求13所述的***,其特征在于,第一偏转角确定模块包括:
转换单元,将第一磁场强度从第一坐标系转换到第二坐标系下,得到第二磁场强度,其中:
所述第一坐标系为直角坐标系XYZ,所述第二坐标系为直角坐标系UVW;
所述第一坐标系是以安装部为参照物的;以及
所述第二坐标系的UV平面是水平面,并且所述第二坐标系绕偏航轴的旋转状态与所述第一坐标系相同;
投影单元,确定第二磁场强度在水平面上的投影;以及
确定单元,根据所述投影确定所述第一偏转角。
18.根据权利要求17所述的***,其特征在于,确定单元确定所述投影与所述第二坐标系的U轴或V轴之间的角度变化作为所述第一偏转角。
19.根据权利要求12所述的***,其中,所述惯性传感器和/或所述磁传感器与所述安装部设置在同一刚体上。
20.根据权利要求12所述的***,其特征在于:
第一偏转角确定模块和第二偏转角确定模块按照时间顺序获得多个第一偏转角和第二偏转角对;以及
角度误差确定模块对所述第一偏转角和第二偏转角之差进行低通滤波,得到所述惯性传感器的角度误差。
21.根据权利要求12所述的***,其特征在于,所述角度误差包括所述惯性传感器的温漂和/或零偏。
22.根据权利要求12所述的***,其特征在于,所述惯性传感器包括陀螺仪,所述修正角度误差是修正陀螺仪的角度误差。
23.一种云台,包括根据权利要求12~22中任一项所述的控制***。
24.一种云台,包括:
安装部,用于安装负载设备;
磁传感器;
惯性传感器;以及
控制器,用于:
使用磁传感器确定所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;
使用惯性传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在所述时间段内的第二偏转角;
基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差;以及
使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
25.根据权利要求24所述的云台,其特征在于,使用磁传感器确定所述安装部绕所述偏航轴在一时间段内的第一偏转角包括:
通过所述磁传感器获得第一磁场强度;以及
基于所述第一磁场强度确定所述第一偏转角。
26.根据权利要求25所述的云台,其特征在于,第一磁场强度是地磁场强度。
27.根据权利要求24所述的云台,其特征在于,所述安装部用于安装图像捕获设备。
28.根据权利要求24所述的云台,其特征在于,所述磁传感器包括电子指南针。
29.根据权利要求25所述的云台,其特征在于,基于所述第一磁场强度确定所述第一偏转角包括:
将第一磁场强度从第一坐标系转换到第二坐标系下,得到第二磁场强度,其中:
所述第一坐标系为直角坐标系XYZ,所述第二坐标系为直角坐标系UVW;
所述第一坐标系是以安装部为参照物的;以及
所述第二坐标系的UV平面是水平面,并且所述第二坐标系绕偏航轴的旋转状态与所述第一坐标系相同;
确定第二磁场强度在水平面上的投影;以及
根据所述投影确定所述第一偏转角。
30.根据权利要求29所述的云台,其特征在于,根据所述投影确定所述第一偏转角包括:确定所述投影与所述第二坐标系的U轴或V轴之间的角度变化作为所述第一偏转角。
31.根据权利要求24所述的云台,其特征在于,所述惯性传感器和/或所述磁传感器与所述安装部设置在同一刚体上。
32.根据权利要求24所述的云台,其特征在于,基于所述第一偏转角和第二偏转角确定惯性传感器的角度误差包括:
按照时间顺序获得多个第一偏转角和第二偏转角对;以及
对所述第一偏转角和第二偏转角之差进行低通滤波,得到所述惯性传感器的角度误差。
33.根据权利要求24所述的云台,其特征在于,所述角度误差包括所述惯性传感器的温漂和/或零偏。
34.根据权利要求24所述云台,其特征在于,所述惯性传感器包括陀螺仪,所述修正角度误差是修正陀螺仪的角度误差。
35.一种云台,包括:
安装部,用于安装负载设备;
磁传感器,设置在所述安装部上或与所述安装部设置在同一刚体上,用于感测所述安装部绕偏航轴在一时间段内的第一偏转角;
惯性传感器,用于感测所述安装部绕偏航轴在该时间段内的第二偏转角;以及
控制器,与所述惯性传感器和所述磁传感器均电性连接,所述控制器基于所述第一偏转角和所述第二偏转角来确定惯性传感器的角度误差,并使用修正所述角度误差后的惯性传感器的测量数据,控制所述云台的姿态。
36.根据权利要求35所述的云台,其特征在于,所述云台还包括多个相连的轴臂,每个轴臂在相应电机的驱动下,带动所述安装部运动。
37.根据权利要求36所述的云台,其特征在于,所述多个相连的轴臂包括:
俯仰轴轴臂,带动所述安装部在俯仰方向上运动;
横滚轴轴臂,带动所述安装部在横滚方向上运动;以及
偏航轴轴臂,带动所述安装部在偏航方向上运动,
其中,所述安装部设置在所述俯仰轴轴臂上。
38.根据权利要求35所述的云台,其特征在于,所述惯性传感器设置在所述安装部上或与所述安装部设置在同一刚体上。
39.根据权利要求35所述的云台,其特征在于,所述磁传感器包括电子指南针。
40.根据权利要求35所述的云台,其特征在于,所述云台还包括加速度传感器,用于感测所述安装部在俯仰方向和/或横滚方向上的运动。
41.根据权利要求35所述的云台,其特征在于,所述惯性传感器包括陀螺仪,所述修正角度误差是修正陀螺仪的角度误差。
42.根据权利要求35所述的云台,其特征在于,所述惯性传感器与所述控制器集成在一起。
43.一种无人飞行器,包括:
机身;
多个机臂,与所述机身连接,所述机臂用于承载旋翼组件;以及
根据权利要求24~42中任一项所述的云台,安装在机身上。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2016/113594 WO2018120059A1 (zh) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | 用于云台的控制方法、控制***、云台和无人飞行器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107077146A true CN107077146A (zh) | 2017-08-18 |
CN107077146B CN107077146B (zh) | 2020-06-05 |
Family
ID=59623406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680002322.7A Expired - Fee Related CN107077146B (zh) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | 用于云台的控制方法、控制***、云台和无人飞行器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190317532A1 (zh) |
CN (1) | CN107077146B (zh) |
WO (1) | WO2018120059A1 (zh) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108279708A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-07-13 | 深圳市秦墨科技有限公司 | 一种云台自动校准方法、装置以及云台 |
CN108549399A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-18 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 飞行器偏航角修正方法、装置及飞行器 |
CN108827289A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-16 | 上海木木机器人技术有限公司 | 一种机器人的方位识别方法及*** |
CN109196266A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-01-11 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台的控制方法、云台控制器及云台 |
CN109328325A (zh) * | 2017-12-18 | 2019-02-12 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台控制方法、可移动物体、存储装置、云台控制***和云台 |
CN109871040A (zh) * | 2017-12-01 | 2019-06-11 | 北京世纪东方通讯设备有限公司 | 视频监控***云台控制方法及装置 |
WO2019126958A1 (zh) * | 2017-12-25 | 2019-07-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 偏航姿态控制方法、无人机、计算机可读存储介质 |
CN110325822A (zh) * | 2018-04-25 | 2019-10-11 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台位姿修正方法和装置 |
CN110431507A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-11-08 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 一种云台控制方法及云台 |
WO2019232697A1 (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台及其校准方法、无人机和计算设备 |
CN110856457A (zh) * | 2018-06-27 | 2020-02-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 移动平台及其控制方法 |
CN111750896A (zh) * | 2019-03-28 | 2020-10-09 | 杭州海康机器人技术有限公司 | 云台标定方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN112256027A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-22 | 珠海市一微半导体有限公司 | 一种机器人基于视觉角度纠正惯性角度的导航方法 |
CN112771457A (zh) * | 2020-04-03 | 2021-05-07 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台及其控制方法、惯性传感器电路 |
CN113835437A (zh) * | 2018-01-31 | 2021-12-24 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台控制方法及装置 |
WO2022193317A1 (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 无人机的云台控制方法、无人机及存储介质 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060071134A1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-06 | Dent Gregory D | Gimbal system |
CN105652891A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-06-08 | 中山大学 | 一种旋翼无人机移动目标自主跟踪装置及其控制方法 |
CN106595649A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-04-26 | 北京航天自动控制研究所 | 一种飞行中惯性初始基准偏差补偿方法 |
CN106681369A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-17 | 广州亿航智能技术有限公司 | 一种云台姿态控制方法及*** |
CN206417213U (zh) * | 2016-12-30 | 2017-08-18 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台和无人飞行器 |
CN107111322A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-08-29 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台及其操作方法、控制方法,及使用其的可移动设备 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090096664A1 (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-16 | Northrop Grumman Systems Corporation | Method, Apparatus and Computer Program Product for Providing Stabilization During a Tracking Operation |
CN103744256B (zh) * | 2013-10-21 | 2017-03-08 | 浙江理工大学 | 实现360度可调摄像机的旋转装置 |
CN103776451B (zh) * | 2014-03-04 | 2016-11-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于mems的高精度三维姿态惯性测量***以及测量方法 |
CN103941742A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-23 | 中国科学院自动化研究所 | 一种无人机滑跑纠偏控制装置及方法 |
CN106094865A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-09 | 陈昊 | 无人飞行器拍摄***及其拍摄方法 |
-
2016
- 2016-12-30 WO PCT/CN2016/113594 patent/WO2018120059A1/zh active Application Filing
- 2016-12-30 CN CN201680002322.7A patent/CN107077146B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2019
- 2019-06-27 US US16/454,049 patent/US20190317532A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060071134A1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-06 | Dent Gregory D | Gimbal system |
CN105652891A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-06-08 | 中山大学 | 一种旋翼无人机移动目标自主跟踪装置及其控制方法 |
CN106595649A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-04-26 | 北京航天自动控制研究所 | 一种飞行中惯性初始基准偏差补偿方法 |
CN106681369A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-17 | 广州亿航智能技术有限公司 | 一种云台姿态控制方法及*** |
CN107111322A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-08-29 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台及其操作方法、控制方法,及使用其的可移动设备 |
CN206417213U (zh) * | 2016-12-30 | 2017-08-18 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台和无人飞行器 |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109196266B (zh) * | 2017-09-25 | 2020-09-01 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台的控制方法、云台控制器及云台 |
CN109196266A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-01-11 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台的控制方法、云台控制器及云台 |
CN109871040A (zh) * | 2017-12-01 | 2019-06-11 | 北京世纪东方通讯设备有限公司 | 视频监控***云台控制方法及装置 |
CN109328325A (zh) * | 2017-12-18 | 2019-02-12 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 云台控制方法、可移动物体、存储装置、云台控制***和云台 |
WO2019126958A1 (zh) * | 2017-12-25 | 2019-07-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 偏航姿态控制方法、无人机、计算机可读存储介质 |
CN108279708A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-07-13 | 深圳市秦墨科技有限公司 | 一种云台自动校准方法、装置以及云台 |
US11934206B2 (en) | 2018-01-31 | 2024-03-19 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Gimbal control method and device |
CN113835437A (zh) * | 2018-01-31 | 2021-12-24 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台控制方法及装置 |
CN110325822A (zh) * | 2018-04-25 | 2019-10-11 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台位姿修正方法和装置 |
CN108827289A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-16 | 上海木木机器人技术有限公司 | 一种机器人的方位识别方法及*** |
CN108549399A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-18 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 飞行器偏航角修正方法、装置及飞行器 |
CN110431507A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-11-08 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 一种云台控制方法及云台 |
CN110622090A (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-27 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台及其校准方法、无人机和计算设备 |
WO2019232697A1 (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台及其校准方法、无人机和计算设备 |
CN110856457A (zh) * | 2018-06-27 | 2020-02-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 移动平台及其控制方法 |
CN111750896A (zh) * | 2019-03-28 | 2020-10-09 | 杭州海康机器人技术有限公司 | 云台标定方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN112771457A (zh) * | 2020-04-03 | 2021-05-07 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 可移动平台及其控制方法、惯性传感器电路 |
CN112256027A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-22 | 珠海市一微半导体有限公司 | 一种机器人基于视觉角度纠正惯性角度的导航方法 |
CN112256027B (zh) * | 2020-10-15 | 2024-04-05 | 珠海一微半导体股份有限公司 | 一种机器人基于视觉角度纠正惯性角度的导航方法 |
WO2022193317A1 (zh) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 无人机的云台控制方法、无人机及存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107077146B (zh) | 2020-06-05 |
US20190317532A1 (en) | 2019-10-17 |
WO2018120059A1 (zh) | 2018-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107077146A (zh) | 用于云台的控制方法、控制***、云台和无人飞行器 | |
CN206417213U (zh) | 云台和无人飞行器 | |
CN105588567B (zh) | 一种自动电子罗盘校准辅助式的航姿参考***及方法 | |
CN106647791B (zh) | 三维姿态测控装置、机械设备及三维姿态的测控方法 | |
CN105378429B (zh) | 自动罗盘校准***及相应的方法 | |
US8326561B2 (en) | Dynamic motion control | |
CN104101361B (zh) | 一种惯性平台角度传感器误差标定补偿方法 | |
JP5194180B2 (ja) | モーションセンシングプログラム及びそれを備えた電子コンパス | |
CN106052682B (zh) | 一种混合式惯性导航***及导航方法 | |
CN106200692A (zh) | 地面云台控制方法、装置及地面云台 | |
JP2007040763A (ja) | 加速度センサの補正装置 | |
CN102589537A (zh) | 一种有磁环境下无人机的电子罗盘校正方法 | |
US11669109B2 (en) | Method and apparatus for yaw fusion and aircraft | |
CN106527459B (zh) | 一种稳定平台以及其控制方法 | |
WO2021037047A1 (zh) | 一种飞行器的偏航角修正方法、装置及飞行器 | |
CN109073408A (zh) | 利用倾角传感器的陀螺仪传感器的校准方法 | |
JP2005148072A (ja) | 移動体の方位角補正装置及び方法 | |
CN110621961A (zh) | 低成本惯性导航*** | |
CN203672381U (zh) | 一种基于双陀螺仪的姿态稳定装置 | |
CN110873563B (zh) | 一种云台姿态估计方法及装置 | |
KR101560578B1 (ko) | 영상 처리를 이용한 김발장치의 지향오차 제어 장치 및 방법 | |
CN105403218B (zh) | 用于四旋翼无人机的俯仰角的地磁修正方法 | |
CN108267131A (zh) | 飞行器三轴平衡校准方法和装置 | |
WO2019227464A1 (zh) | 旋转角度控制方法、云台以及计算机可读的记录介质 | |
JP2005148073A (ja) | 移動体の方位角補正装置及び方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200605 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |