惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种惯性测量系统，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接，数据传输可靠、数据更新率高且数据包可编程配置，本实用新型专利技术还提供了云台驱动控制装置及航拍器，装调简单、成本相对低廉，保证云台上承载的成像装置指向角度始终保持惯性稳定。

【技术实现步骤摘要】
惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器
本技术涉及惯性测量领域，特别涉及一种惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器。
技术介绍
近年来，各类动基座成像云台广泛用于航拍、无人车、机器人等领域，越来越受到人们的关注。对于动基座载体，在移动过程中不可避免地存在载体姿态的变化、振动等影响，导致视频严重晃动、照片模糊不清。稳定云台的诞生解决了这一问题。三轴稳定云台具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高的特点，可广泛用于电影现场拍摄、监测、勘察等领域。由于三轴稳定云台采用了前馈控制和反馈补偿控制相结合的技术特点，具备更高的稳定性和控制精度。但是，市场上现有的云台驱动控制系统中，稳定控制通常采用惯性角速度传感器(陀螺仪)输出的惯性角速度信号做闭环控制，并且采用的是消费级惯性传感器，该类传感器漂移较大，因此很难保证稳定云台的最优性能。而市场上已有的低成本惯性姿态测量模块数据更新率低、通信抗干扰能力差、数据包不能进行可编程配置，很难拍摄出高质量的图像，无法满足专业需要。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供了一种惯性测量系统、云台驱动控制装置及航拍器。第一方面，本技术提供一种惯性测量系统，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接。可选地，所述电源电路将外部提供的电源进行转换并传输至微处理器电路、数据通信接口及惯性传感器电路。可选地，所述惯性传感器电路包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，所述三轴陀螺仪和所述三轴加速度计分别与所述微处理器电路连接。可选地，还包括电平转换芯片，所述电平转换芯片用于将TTL电平与RS-422差分电平相互转化，所述电平转换芯片与所述数据通信接口电连接。第二方面，本技术提供一种云台驱动控制装置，所述装置包括：获取单元，用于获取惯性传感器电路采集的惯性传感器数据；误差补偿单元，用于对所述惯性传感器数据进行误差补偿；执行单元，用于对进行误差补偿后的惯性传感器数据进行卡曼滤波处理得到四元数结果，并将所述四元数结果作为云台的姿态信息进行云台驱动控制。可选地，所述执行单元具体用于对所述惯性角速度和线性加速度进行误差补偿，所述误差补偿包括惯性传感器电路的偏置补偿、常值漂移补偿以及温度漂移补偿。可选地，所述执行单元具体用于：根据角传感器数据以及惯性角测量单元数据解算各轴惯性角运动，根据反馈数据做闭环稳定控制，将计算得到的稳定控制量发送给数字控制系统，数字控制系统控制云台各轴运动，所述数字控制系统控制量计算过程为：其中uci为控制量，r为控制指令参考值，a为解算各个轴的惯性姿态角。第三方面，本技术提供一种云台驱动控制方法，所述方法包括：获取惯性传感器电路采集的惯性传感器数据；对所述惯性传感器数据进行误差补偿；对进行误差补偿后的惯性传感器数据进行卡曼滤波处理得到四元数结果，并将所述四元数结果作为云台的姿态信息进行云台驱动控制。可选地，所述惯性传感器数据包括惯性角速度和线性加速度，所述对所述惯性传感器数据进行误差补偿，所述误差补偿包括惯性传感器电路的偏置补偿、常值漂移补偿以及温度漂移补偿，包括：对所述惯性角速度和线性加速度进行误差补偿，所述误差补偿包括惯性传感器电路的偏置补偿、常值漂移补偿以及温度漂移补偿。可选地，所述对进行误差补偿后的惯性传感器数据进行卡曼滤波处理得到四元数结果，并将所述四元数结果作为云台的姿态信息进行云台驱动控制，包括：根据角传感器数据以及惯性角测量单元数据解算各轴惯性角运动，根据反馈数据做闭环稳定控制，将计算得到的稳定控制量发送给数字控制系统，数字控制系统控制云台各轴运动，所述数字控制系统控制量计算过程为：其中uci为控制量，r为控制指令参考值，a为解算各个轴的惯性姿态角。第四方面，本技术提供一种航拍器，所述航拍器具有如上述的惯性测量系统。从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：本技术提供一种惯性测量系统，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接，数据传输可靠、数据更新率高且数据包可编程配置，本技术还提供了云台驱动控制装置及航拍器，装调简单、成本相对低廉，保证云台上承载的成像装置指向角度始终保持惯性稳定。附图说明图1是本技术实施例中提供的一种惯性测量系统的结构框图；图2是本技术实施例中提供的一种云台驱动控制装置的结构框图；图3是本技术实施例中提供的一种航拍器的惯性测量系统的安装位置示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。结合图1所示，本技术提供一种惯性测量系统，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路1、数据通信接口7、电源电路6以及惯性传感器电路2，所述惯性传感器电路2用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路2通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路1，所述微处理器电路1通过所述数据通信接口7与上位机建立通信，所述电源电路6与所述微处理器电路1电连接。可选地，所述电源电路6将外部提供的电源输入的4～36V电压转换成为处理器及其他电路适用的电压，提供给微处理器电路1、数据通信接口7及惯性传感器电路2使用。可选地，所述惯性传感器电路2包括三轴陀螺仪3和三轴加速度计4以及三轴地磁传感器5，所述三轴陀螺仪3和所述三轴加速度计4、三轴地磁传感器5分别与所述微处理器电路1连接。可选地，还包括电平转换芯片8，所述电平转换芯片8用于将TTL电平与RS-422差分电平相互转化，所述电平转换芯片8与所述数据通信接口7电连接。惯性测量系统可以安装在稳定云台的基座框架或者内框架上，能够检测稳定云台的运动的惯性角速度以及惯性姿态，并反馈给云台主控制器，云台主控制器利用惯性测量单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惯性测量系统，其特征在于，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接。

【技术特征摘要】
1.一种惯性测量系统，其特征在于，包括用于运行惯性测量算法的微处理器电路、数据通信接口、电源电路以及惯性传感器电路，所述惯性传感器电路用于测量惯性角速度和线性加速度，所述惯性传感器电路通过总线将采集到的惯性角速度和线性加速度传输至所述微处理器电路，所述微处理器电路通过所述数据通信接口与上位机建立通信，所述电源电路与所述微处理器电路电连接。2.根据权利要求1所述的惯性测量系统，其特征在于，所述电源电路将外部提供的电源进行转换并传输至微处理器电路、数据通信接口及惯性传感器电路。3.根据权利要求1所述的惯性测量系统，其特征在于，所述惯性传感器电路包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，所述三轴陀螺仪和所述三轴加速度计分别与所述微处理器电路连接。4.根据权利要求1所述的惯性测量系统，其特征在于，还包括电平转换芯片，所述电平转换芯片用于将TTL电平与RS-422差分电平相互转化，所述电平转换芯片与所述数据通信接口电连接。5.一种云台驱动控制装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取惯性传感器电路采集的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福超，田大鹏，王中石，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：新型
国别省市：吉林,22