设备的角度估算方法、装置、摄像组件及飞行器制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及飞行器技术领域，公开了一种设备的角度估算方法、装置、拍摄组件及飞行器。其中，该设备设置有陀螺仪和加速度计。该方法包括：获取所述陀螺仪测量的所述设备的初始角速度；获取所述设备的加速度信息，所述加速度信息由所述加速度计测量的初始加速度所确定；根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值；根据所述零偏预估值，对所述初始角速度进行修正，以得到所述设备的角速度修正值；根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度。通过该设备的角度估算方法，可以提高估算设备的角度的准确性。

【技术实现步骤摘要】
设备的角度估算方法、装置、摄像组件及飞行器
本专利技术实施例涉及飞行器
，尤其涉及一种设备的角度估算方法、设备的角度估算装置、摄像组件，及具有该摄像组件的飞行器。
技术介绍
通常对于各种设备如飞行器的拍摄装置等的姿态控制来说，需要实时获取设备的姿态参数，如设备的角度。以飞行器中的无人机(UnmannedAerialVehicle，UAV)为例，在无人机进行拍摄的过程，用于搭载拍摄装置(相机、摄影机等)的云台必须实时准确测定拍摄装置的姿态参数，如拍摄装置的角度，否则会使拍摄装置的姿态控制发生偏差，导致拍摄的画面或拍摄视频倾斜，影响拍摄效果，从而影响用户的视觉体验。目前，通常确定设备(如拍摄装置)的角度的方法为：通过设置于设备上的陀螺仪测量拍摄装置的角速度信息，利用角速度积分计算得到设备的角度。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现相关技术中至少存在如下问题：上述确定设备的角度的方法得到的设备的角度准确性低。具体的，通过陀螺仪进行测量时，会存在零偏值，当通过积分求取角度时，该零偏值也会被积分，导致不断增长的角度累积误差，严重影响计算精度，导致得到的设备的角度准确性低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种设备的角度估算方法、装置、摄像组件及飞行器，可以提高估算设备的角度的准确性。本专利技术实施例公开了如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种设备的角度估算方法，所述设备设置有陀螺仪和加速度计，所述方法包括：获取所述陀螺仪测量的所述设备的初始角速度；获取所述设备的加速度信息，所述加速度信息由所述加速度计测量的初始加速度所确定；根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值；根据所述零偏预估值，对所述初始角速度进行修正，以得到所述设备的角速度修正值；根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度。在一些实施例中，所述加速度信息为重力测量值，所述重力测量值用于表示所述加速度计对重力方向的测量值。在一些实施例中，所述获取所述设备的加速度信息，包括：接收通过所述加速度计测量得到的所述初始加速度；对所述初始加速度进行滤波，得到三轴重力加速度；对所述三轴重力加速度进行归一化处理，得到所述重力测量值。在一些实施例中，所述根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值，包括：根据角度四元数及所述重力测量值，计算得到姿态误差，所述角度四元数用于描述所述设备的角度；根据所述姿态误差，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以计算得到所述陀螺仪的零偏预估值。在一些实施例中，根据角度四元数及所述重力测量值计算得到姿态误差的第一计算公式为：exyz(t)＝qic(t)×axyz(t)其中，qic(t)为角度四元数；axyz(t)为重力测量值；exyz(t)为姿态误差；×表示为叉乘运算。在一些实施例中，根据所述姿态误差计算得到所述陀螺仪的零偏预估值的第二计算公式为：δ(t)＝kp·exyz(t)+ki·∫exyz(t)其中，δ(t)为零偏预估值；exyz(t)为姿态误差；kp为预设的误差比例增益；ki为预设的误差积分增益。在一些实施例中，预设的误差比例增益及预设的误差积分增益的表达式为：其中，ξ为预设的阻尼比；ω为预设的截止频率。在一些实施例中，所述角度为姿态角；所述根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度，包括：将所述角速度修正值作为预设的四元数微分方程的输入，得到角速度四元数；对所述角速度四元数进行积分，得到角度四元数；将所述角度四元数转换为所述设备的姿态角。第二方面，本专利技术实施例提供了一种设备的角度估算装置，所述设备设置有陀螺仪和加速度计，所述装置包括：初始角速度获取模块，用于获取所述陀螺仪测量的所述设备的初始角速度；加速度信息获取模块，用于获取所述设备的加速度信息，所述加速度信息由所述加速度计测量的初始加速度所确定；零偏预估值确定模块，用于根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值；角速度修正值确定模块，用于根据所述零偏预估值，对所述初始角速度进行修正，以得到所述设备的角速度修正值；角度确定模块，用于根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度。在一些实施例中，所述加速度信息为重力测量值，所述重力测量值用于表示所述加速度计对重力方向的测量值。在一些实施例中，所述加速度信息获取模块具体用于：接收通过所述加速度计测量得到的所述初始加速度；对所述初始加速度进行滤波，得到三轴重力加速度；对所述三轴重力加速度进行归一化处理，得到所述重力测量值。在一些实施例中，所述零偏预估值确定模块具体用于：根据角度四元数及所述重力测量值，计算得到姿态误差，所述角度四元数用于描述所述设备的角度；根据所述姿态误差，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以计算得到所述陀螺仪的零偏预估值。在一些实施例中，所述角度为姿态角；所述角度确定模块具体用于：将所述角速度修正值作为预设的四元数微分方程的输入，得到角速度四元数；对所述角速度四元数进行积分，得到角度四元数；将所述角度四元数转换为所述设备的姿态角。第三方面，本专利技术实施例提供了一种摄像组件，包括：拍摄装置，所述拍摄装置上设置有陀螺仪和加速度计；云台，所述拍摄装置搭载于所述云台上，所述云台包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的设备的角度估算方法。第四方面，本专利技术实施例提供了一种飞行器，包括：机身；以及如上所述的摄像组件，安装于所述机身。本专利技术实施例根据所述加速度信息对陀螺仪的零偏值进行估计，以得到陀螺仪的零偏预估值，以便基于该零偏预估值对陀螺仪的零偏值进行补偿，以修正陀螺仪测量的设备的初始角速度，再基于经过修正的角速度得到设备的角度，从而对通过积分求取角度引起的角度累积误差进行补偿，得到准确性更高的设备的角度。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是本专利技术实施例提供的一种设备的角度估算方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的陀螺仪零偏值估算的具体流程图；图3是本专利技术实施例提供的设备的角度估算装置的示意图；图4是本专利技术实施例提供的摄像组件的示意图；图5是图4中的云台硬件结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的飞行器的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术实施例提供的设备的角度估算方法可用于确定各种设备的角度，如飞行器的拍摄装置等。其中，飞行器可以为：无人机(unmannedaerialvehicle，UAV)、无人船等等。以UAV为例，UAV设置有云台及拍摄装置，UAV的云台可搭载拍摄装置，并安装于UAV的机身上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备的角度估算方法，所述设备设置有陀螺仪和加速度计，其特征在于，所述方法包括：获取所述陀螺仪测量的所述设备的初始角速度；获取所述设备的加速度信息，所述加速度信息由所述加速度计测量的初始加速度所确定；根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值；根据所述零偏预估值，对所述初始角速度进行修正，以得到所述设备的角速度修正值；根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度。

【技术特征摘要】
1.一种设备的角度估算方法，所述设备设置有陀螺仪和加速度计，其特征在于，所述方法包括：获取所述陀螺仪测量的所述设备的初始角速度；获取所述设备的加速度信息，所述加速度信息由所述加速度计测量的初始加速度所确定；根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值；根据所述零偏预估值，对所述初始角速度进行修正，以得到所述设备的角速度修正值；根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速度信息为重力测量值，所述重力测量值用于表示所述加速度计对重力方向的测量值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述设备的加速度信息，包括：接收通过所述加速度计测量得到的所述初始加速度；对所述初始加速度进行滤波，得到三轴重力加速度；对所述三轴重力加速度进行归一化处理，得到所述重力测量值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度信息，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以得到所述陀螺仪的零偏预估值，包括：根据角度四元数及所述重力测量值，计算得到姿态误差，所述角度四元数用于描述所述设备的角度；根据所述姿态误差，对所述陀螺仪的零偏值进行估计，以计算得到所述陀螺仪的零偏预估值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据角度四元数及所述重力测量值计算得到姿态误差的第一计算公式为：exyz(t)＝qic(t)×axyz(t)其中，qic(t)为角度四元数；axyz(t)为重力测量值；exyz(t)为姿态误差；×表示为叉乘运算。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述姿态误差计算得到所述陀螺仪的零偏预估值的第二计算公式为：δ(t)＝kp·exyz(t)+ki·∫exyz(t)其中，δ(t)为零偏预估值；exyz(t)为姿态误差；kp为预设的误差比例增益；ki为预设的误差积分增益。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，预设的误差比例增益及预设的误差积分增益的表达式为：其中，ξ为预设的阻尼比；ω为预设的截止频率。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述角度为姿态角；所述根据所述角速度修正值，得到所述设备的角度，包括：将所述角速度修正值作为预设的四元数微分方程的输入，得到角速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐运扬，
申请(专利权)人：深圳市道通智能航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44