一种云台姿态估计方法、装置以及相应的云台制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种云台姿态估计方法、云台估计装置和具有该云台估计装置的云台。所述方法包括：S1、测量云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据；S2、测量所述云台的载体的运动状态数据，根据该运动状态数据计算载体的参考姿态数据，所述载体支承所述云台；S3、利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。本发明专利技术估计云台的姿态时能够有效地处理载体的运动状态对云台的姿态产生的影响，从而能够更为准确地估计云台的姿态，以使得对云台的姿态的控制更为准确。

A cloud platform attitude estimation method, device and corresponding cloud platform

The invention provides a cloud platform attitude estimation method, a cloud platform estimation device and a cloud platform with the cloud platform estimation device. The method comprises: S1, measuring the angular velocity value of the platform, and obtaining the measured attitude data based on the angular velocity value; S2, measuring the motion state data of the carrier of the platform, calculating the reference attitude data of the carrier according to the motion state data, the carrier supporting the platform; S3, using the reference attitude data pair. The attitude data are corrected to get the attitude data of the platform. When estimating the attitude of the platform, the invention can effectively deal with the influence of the motion state of the carrier on the attitude of the platform, so as to estimate the attitude of the platform more accurately, so as to make the attitude control of the platform more accurate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种云台姿态估计方法、装置以及相应的云台版权申明本专利文件披露的内容包含受版权保护的材料。该版权为版权所有人所有。版权所有人不反对任何人复制专利与商标局的官方记录和档案中所存在的该专利文件或者专利披露。
本专利技术属于自动控制领域，具体设计一种云台姿态估计方法、装置以及相应的云台。
技术介绍
目前云台的控制是通过云台上的惯性测量元件测量云台的姿态，并将测量得到的云台的姿态与一个给定的目标姿态进行比较，根据二者的偏差控制三轴电机的动作，以控制实现云台的实时姿态达到目标姿态。现有技术中测量云台姿态的装置如图1所示。其中，惯性测量元件110主要包含陀螺仪和加速度计。陀螺仪能够进行积分获取得到云台的姿态，但是陀螺仪的各个轴的速度输出都有零偏，该零偏不能完全消除，因此用陀螺仪速度输出积分获得云台的姿态是不准确的。基于此，惯性测量元件110还使用加速度计给定云台的姿态参考。然后，处理器120根据加速度计输出的姿态参考对陀螺积分获取的云台的姿态进行修正，最后获得较为稳定的云台的姿态，并在此基础上做位置输出位置控制和速度控制信号，以控制三轴电机的动作。图1所示的装置测量云台的姿态时，当在将云台安装于载体上并且载体的运动处于非匀速直线运动时，惯性测量元件110中的加速度计会无法准确测量出载体的运动状态对云台的姿态的影响，从而引起云台的姿态估计错误，导致云台上的镜头拍摄的画面发生倾斜而拍摄不到想要的画面。例如，当云台镜头朝前，载体加速向前行驶时，云台自身的姿态会受载体线加速度的影响而估计错误，导致安装在云台上的镜头会不自主的往下倾斜。或者，当云台镜头朝前，载体急刹车时，云台自身的姿态会受线加速度的影响而估计错误，导致安装在云台上的镜头会不自主的往上倾斜。或者，当云台镜头方向与载体行驶的方向偏离90°，载体加速向前行驶时，云台自身的姿态会受线加速度的影响而估计错误，导致安装在云台上的镜头会不自主的往左倾斜；又或者，当云台镜头方向与载体行驶的方向偏离90°，载体急刹车时，云台自身的姿态会受线加速度的影响而估计错误，导致安装在云台上的镜头会不自主的往右倾斜。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种云台姿态估计方法。该方法包括：S1、测量云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据；S2、测量所述云台的载体的运动状态数据，根据该运动状态数据计算载体的参考姿态数据，所述载体支承所述云台；S3、利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。本专利技术的另一个方面提供了一种云台姿态估计装置。该装置包括第一惯性测量元件，用于测量所述云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据；通信接口，用于获得载体的运动状态数据，所述载体支承所述云台；处理器，用于根据所述载体的运动状态数据计算该载体的参考姿态数据，以及利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。本专利技术的另一个方面提供了一种云台，包括上述的云台姿态估计装置。本专利技术的云台姿态估计方法、云台姿态估计装置以及云台，估计云台的姿态时能够有效地处理载体的运动状态对云台的姿态产生的影响，从而能够更为准确地估计云台的姿态，以使得对云台的姿态的控制更为准确。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：图1示意性示出了现有技术中测量云台姿态的装置的框图；图2示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台姿态估计方法的流程图；图3示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台姿态估计方法中利用参考姿态数据对测量姿态数据进行修正的方法流程图；图4示意性示出了根据本专利技术另一实施例的云台姿态估计方法的流程图；图5示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台姿态估计装置的框图；图6示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台姿态估计装置的框图；图7示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台姿态估计装置与云台的载体交互进行云台姿态估计的框图；图8示意性示出了根据本专利技术另一实施例的云台姿态估计装置与云台的载体交互进行云台姿态估计的框图；图9示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台的框图。具体实施方式根据结合附图对本专利技术示例性实施例的以下详细描述，本专利技术的其它方面、优势和突出特征对于本领域技术人员将变得显而易见。在本专利技术中，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，下述用于描述本专利技术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专利技术的范围。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专利技术的示例性实施例。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，在不背离本专利技术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步骤。对于云台姿态估计，本专利技术主要考虑这样一种情形，即云台安装在一定的载体上，而载体处于非匀速直线运动时，载体的运动状态会对云台的姿态的估计造成偏差。由于此偏差的存在，使得将估计的云台的姿态与目标姿态进行比较后，根据比较结果对云台的姿态的控制会不够准确。在此种情况，如何有效处理载体的运动状态带来的云台的姿态的估计偏差，从而更加准确地估计出云台的姿态，以便实现对云台的姿态的准确控制非常关键。当云台安装在载体上时，如果将云台和载体作为整体看成是一个质点，则该质点在世界坐标系中的坐标位置变化由载体的运动决定，即云台随着载体的运动在世界坐标系中移动。与此同时，云台也会相对于载体本身发生平移或旋转。云台的姿态则是在以载体为参照物所构成的本地坐标系中，云台所在的位置以及沿各个方向的旋转角度。例如，可以以该载体上的某一点为坐标原点而定义一个空间三维的本地坐标系，此时，云台的姿态即为在该本地坐标系中的位置、以及云台沿本地坐标系中的三个轴的旋转角度。根据本专利技术的实施例，提供了一种云台姿态估计方法。首先测量云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据。其次，测量所述云台的载体的运动状态数据，根据该运动状态数据计算载体的参考姿态数据，所述载体支承所述云台。最后，利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。根据本专利技术的实施例，在得到云台的测量姿态数据后，利用与载体的运动状态相关的参考姿态数据对该测量姿态数据进行修正，以消除载体的运动状态对云台的姿态的估计造成的偏差，从而得到更为准确的云台姿态数据，能够更加准确地估计出云台的姿态。根据本专利技术的实施例，还提供了一种云台姿态估计装置，包括第一惯性测量元件、通信接口和处理器。其中，第一惯性测量元件用于测量所述云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据。通信接口，用于获得载体的运动状态数据，所述载体支承所述云台。处理器，用于根据所述载体的运动状态数据计算该载体的参考姿态数据，以及利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。根据本专利技术的实施例，还提供了一种云台，该云台包括本专利技术提供的云台姿态估计装置。该云台的姿态能够得到准确地控制，从而使安装在该云台上的镜头的控制更加准确有效，拍摄得到的画面更加准确。图2示意性示出了根据本专利技术一实施例的云台姿态估计方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云台姿态估计方法，该方法包括：S1、测量云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据；S2、测量所述云台的载体的运动状态数据，根据该运动状态数据计算载体的参考姿态数据，所述载体支承所述云台；S3、利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种云台姿态估计方法，该方法包括：S1、测量云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据；S2、测量所述云台的载体的运动状态数据，根据该运动状态数据计算载体的参考姿态数据，所述载体支承所述云台；S3、利用所述参考姿态数据对所述测量姿态数据进行修正，得到云台姿态数据。2.根据权利要求1所述的云台姿态估计方法，其中，步骤S2包括：伪造姿态数据；读取云台的三轴关节角度；基于所述三轴关节角度与所述伪造姿态数据得到所述参考姿态数据。3.根据权利要求1所述的云台姿态估计方法，其中，所述运动状态数据包括载体的线加速度；步骤S1还包括：测量所述云台的线加速度；步骤S2中计算载体的参考姿态数据包括：将所述云台的加速度值减去所述载体的线加速度得到所述参考姿态数据；4.根据权利要求3所述的云台姿态估计方法，其中，所述载体的线加速度由指南针与卫星定位装置测量得到。5.根据权利要求3所述的云台姿态估计方法，其中，所述载体的线加速度由第二加速度计测量得到。6.如权利要求1至5中任一项所述的云台姿态估计方法，其中，所述云台包括第一惯性测量元件：所述云台的角速度值由第一惯性测量元件测量得到；并且/或者所述第一惯性测量元件包括陀螺仪。7.如权利要求3至5中任一项所述的云台姿态估计方法，其中，所述云台包括第一惯性测量元件：所述云台的角速度值和加速度值由第一惯性测量元件测量得到；并且/或者所述第一惯性测量元件包括陀螺仪和/或第一加速度计。8.如权利要求5所述的云台姿态估计方法，其中，所述载体包括第二惯性测量元件，所述第二加速度计属于该第二惯性测量元件。9.一种云台姿态估计装置，包括：第一惯性测量元件，用于测量所述云台的角速度值，并基于该角速度值得到测量姿态数据；通信接口，用于获得载体的运动状态数据，所述载体支承所述云...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏铁，潘立忠，
申请(专利权)人：深圳市大疆灵眸科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44