CN106959110A - 一种云台姿态检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，公开了一种云台姿态检测方法及装置，该方法包括：获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；其中，所述对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算包括：以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正，通过姿态航向系统获取云台姿态数据，采用不同的算法进行云台姿态表述，并对云台姿态进行补偿和校正，提高了云台姿态检测的准确性。

Description

一种云台姿态检测方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种云台姿态检测方法及装置。

背景技术

随着控制理论的不断发展，无人飞行器也受到各国研究者的关注，世界上产生了各式各样的飞行器，对于其中机械结构简单、占地体积小旋翼类飞行器尤为引人关注。目前机载云台的姿态表述方法可分为：欧拉角、四元数和旋转矩阵，四元数避免了欧拉角所带有的奇异性问题，但欧拉角表述姿态更直观；四元数与旋转矩阵相比，旋转矩阵需要9个变量来表述姿态，四元数只需要更少的4个变量来表述姿态，四元数的积分运算及归一化运算比旋转矩阵更方便，但四元数在进行向量旋转的时候没有旋转矩阵方便。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种云台姿态检测方法及装置，能够通过姿态航向系统获取云台姿态数据，采用不同的算法进行云台姿态表述，并对云台姿态进行补偿和校正，提高了云台姿态检测的准确性。

为实现上述目的，本发明提供的一种云台姿态检测方法，包括：

获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；

对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；

将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；

将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；

其中，所述对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算包括：

以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正。

可选地，所述陀螺仪的角速度数据包括机体三轴角速度。

可选地，所述以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正包括：

将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据；

将所述机体坐标系下的加速度数据与所述加速度计数据进行交叉乘积运算，得到旋转差向量；

对所述旋转差向量进行放大，作为校准角速度参与云台姿态数据的四元数积分运算。

可选地，所述将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据包括：

通过无人机导航系统获取实时加速度数据，将所述实时加速度数据与所述大地坐标系中的重力加速度进行加运算，得到补偿后的加速度数据；

将所述旋转矩阵表述与所述补偿后的加速度数据进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据。

可选地，对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算之前包括：

获取无人机偏航角，通过磁编码器计算无人机偏航角与云台偏航角的偏差，从而得到云台偏航角；

以所述欧拉角表述为反馈，对所述云台偏航角进行差值运算，以对所述云台偏航角进行纠偏。

作为本发明的另一方面，提供的一种云台姿态检测装置，其特征在于，包括：

姿态数据获取模块，用于获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；

四元数积分模块，用于对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；

旋转矩阵模块，用于将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；

欧拉角模块，用于将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；

反馈校正模块，用于以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正。

可选地，所述陀螺仪的角速度数据包括机体三轴角速度。

可选地，所述反馈校正模块包括：

坐标系转换单元，用于将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据；

校正单元，用于将所述机体坐标系下的加速度数据与所述加速度计数据进行交叉乘积运算，得到旋转差向量；

放大更新单元，用于对所述旋转差向量进行放大，作为校准角速度参与云台姿态数据的四元数积分运算。

可选地，所述坐标系转换单元包括：

补偿单元，用于通过无人机导航系统获取实时加速度数据，将所述实时加速度数据与所述大地坐标系中的重力加速度进行加运算，得到补偿后的加速度数据；

乘积运算单元，用于将所述旋转矩阵表述与所述补偿后的加速度数据进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据。

可选地，还包括：

偏航角纠偏模块，用于获取无人机偏航角，通过磁编码器计算无人机偏航角与云台偏航角的偏差，从而得到云台偏航角；以所述欧拉角表述为反馈，对所述云台偏航角进行差值运算，以对所述云台偏航角进行纠偏。

本发明提出的一种云台姿态检测方法及装置，该方法包括：获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；其中，所述对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算包括：以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正，通过姿态航向系统获取云台姿态数据，采用不同的算法进行云台姿态表述，并对云台姿态进行补偿和校正，提高了云台姿态检测的准确性，相比于卡尔曼滤波或其他姿态融合算法，该算法具有运算量少的优点，适合于运算资源不多的云台系统，有助于云台的小型化；相比于只利用陀螺仪和加速度计进行姿态解算的云台姿态解算方法，该算法充分利用了云台系统所具有的的硬件资源，包括利用了云台电机板的磁编码器数据、飞控的航向角数据、飞控的加速度数据，可获得更精确的姿态数据。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种云台姿态检测方法流程图；

图2为本发明实施例一提供的机载云台系统硬件结构示意图；

图3为图1中步骤S21的方法流程图；

图4为本发明实施例一提供的云台姿态检测方法的数据处理流程图；

图5为本发明实施例一提供的加速度补偿的数据处理流程图；

图6为本发明实施例一提供的偏航角校正的数据处理流程图；

图7为本发明实施例二提供的一种云台姿态检测装置示范性结构框图；

图8为图7中反馈校正模块的示范性结构框图；

图9为本发明实施例二提供的另一种云台姿态检测装置示范性结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所表述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的表述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

实施例一

如图1所示，在本实施例中，一种云台姿态检测方法，包括：

S10、获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；

S20、对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；

S30、将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；

S40、将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；

其中，所述方法还包括：

S21、以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正。

在本实施例中，通过姿态航向系统获取云台姿态数据，所述云台姿态数据包括惯性测量单元的数据，采用不同的算法进行云台姿态表述，并对云台姿态进行补偿和校正，提高了云台姿态检测的准确性，相比于卡尔曼滤波或其他姿态融合算法，该算法具有运算量少的优点，适合于运算资源不多的云台系统，有助于云台的小型化；相比于只利用陀螺仪和加速度计进行姿态解算的云台姿态解算方法，该算法充分利用了云台系统所具有的的硬件资源，包括利用了云台电机板的磁编码器数据、飞控的航向角数据、飞控的加速度数据，可获得更精确的姿态数据。

在本实施例中，主要适用于机载云台系统，该系统硬件图如图2所示，包括：云台、飞控系统、无人机、磁编码器和电机M，其中，云台姿态检测设备选用MPU6000；飞控系统中设置有姿态航向系统AHRS(Attitude and Heading Reference System)，所述姿态航向系统包括陀螺仪和加速度计，用于获取机体三轴角速度及加速度数据；所述云台通过控制器局域网络CAN(Controller Area Network)与无人机及飞控系统进行通信；所述云台通过串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)与磁编码器及MPU6000进行通信。

在本实施例中，四元数算法只需要四个变量就能表述云台姿态，比如：三轴角速度，适用于云台姿态的短期表述；而旋转矩阵的表述方法在进行向量旋转时比较方便；但欧拉角的姿态表述更为直观，适用于云台姿态的对外输出，如输出给姿态控制器及上位机。

在本实施例中，陀螺仪检测到的是机体角速度信息，响应速度快，但是会受到零点随温度漂移产生的积分干扰和积分漂移，在陀螺仪检测到机体坐标系三轴的角速度之后，可以利用四元数积分法简单快速的计算出实时姿态。

在本实施例中，四元数与旋转矩阵的转换公式为：

其中，q_x、q_y、q_z、q_w为四元数算法的四个变量，R(q)为旋转矩阵。

在本实施例中，加速度传感器用于测量支持力向量，在静止时，测量得到的支持力矢量与重力加速度矢量方向相反，大小相等，响应速度也非常高，但是会受到机体振动等引起的高频干扰；结合两个姿态传感器的特点进行考虑，姿态解算的总体思想为：陀螺仪积分，以获得高响应性能；长时间内利用加速度计融合校正，以纠正积分漂移。

如图3所示，在本实施例中，所述步骤S21包括：

S211、将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据；

S212、将所述机体坐标系下的加速度数据与所述加速度计数据进行交叉乘积运算，得到旋转差向量；

S213、对所述旋转差向量进行放大，作为校准角速度参与云台姿态数据的四元数积分运算。

在本实施例中，所述云台姿态检测方法的数据处理流程图如图4所示，其中，模块1表示陀螺仪的角速度数据，模块2表示加速度计数据，Gef为大地坐标系中的重力加速度。

在本实施例中，所述步骤S211包括：

通过无人机导航系统获取实时加速度数据，将所述实时加速度数据与所述大地坐标系中的重力加速度进行加运算，得到补偿后的加速度数据；

将所述旋转矩阵表述与所述补偿后的加速度数据进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据。

在本实施例中，大地坐标系是地球坐标系，机体坐标系是云台本身的坐标系，加速度计数据为机体坐标系下测量到的云台加速度值，为G_bf+a_bf，此时的加速度数据除了带有重力加速度G_bf外，还带有线加速度a_bf；而大地坐标系中的重力加速度是一个常数，表示为G_ef＝g＝9.8m/s^2。

在步骤S211中，因为云台加速度计实际测量本身存在偏差，为了得云台加速度计实际测量不断的趋近正确的值，把云台姿态的旋转矩阵当作一个负反馈，以将云台最后输出来的姿态更加准确。

在本实施例中，云台在进行线性加速度运动时，加速度计检测值为G_bf+a_bf，此时的加速度数据除了带有重力加速度G_bf外，还带有线加速度a_bf，此时仍然使用加速度数据进行姿态融合的话，将会导致姿态检测出现较大偏差，普遍的方法是调整加速度的融合权重值到足够小(过小将影响校正陀螺仪的效果)，以减少高频的线加速度a_bf(比如震动带来的高频线加速度)对姿态检测的影响。但当无人机进行低频的线加速运动时(长时间的向某一方向加速运动或刷锅动作等)，以上方法将不能过滤掉线加速度a_bf导致的姿态检测误差。针对以上问题，本方案一方面通过CAN把无人机机导航系统的解算的真实加速度数据a_uav发送给云台进行加速度补偿，无人机具有定位传感器包括GPS、气压计、光流传感器以及超声波等，所解算的加速度数据a_uav误差更小。另一方面，动态计算补偿后的加速度模长，并与重力加速度权重对比，评估补偿后的加速度数据的可信度，并根据可信度动态调整加速度融合权重，以提高对加速度计噪音的过滤效果。

在本实施例中，增加了加速度补偿后的云台姿态检测方法的数据处理流程图如图5所示，其中，模块3表示无人机导航系统获取实时加速度数据。

在本实施例中，所述云台姿态数据还包括偏航角，相应地，对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算之前包括：

获取无人机偏航角，通过磁编码器计算无人机偏航角与云台偏航角的偏差，从而得到云台偏航角；

以所述欧拉角表述为反馈，对所述云台偏航角进行差值运算，以对所述云台偏航角进行纠偏。

机载云台由于大小与成本的限制，除了陀螺仪外并不装配磁罗盘等其他可直接测量云台偏航角的传感器器件。因此以上方法搭建的AHRS系统所解算出来的偏航角不指北，并且由于陀螺仪的温漂及积分误差的原因，将会导致偏航角yaw发生缓慢漂移，最终导致云台在锁头状态时(云台稳定在大地上的某一偏航角)，所拍摄的画面将会发生持续缓慢的偏移。针对以上问题，本方案采用现有传感器，包括陀螺仪、加速度计、磁编码器以及无人机的传感器信息，进行偏航角的融合校正。

在本实施例中，增加了偏航角融合校正后的云台姿态检测方法的数据处理流程图如图6所示，其中，模块4表示通过磁编码器计算得到的云台偏航角。

其中，无人机与云台的偏差角yaw_{offset_from_UAV_to_gimbal}的计算方法是：云台与无人机的姿态关系为：

因为我们只需要计算无人机相对于云台的航向偏差，故可认为云台的航向为0，因此令：

R_gimbal＝R_ψR_θ

无人机的对于云台的相对航向为：

yaw_{offset_from_UAV_to_gimbal}＝atan2(-R_UAV12，R_UAV22)

各轴的旋转矩阵为：

实施例二

如图7所示，在本实施例中，一种云台姿态检测装置，包括：

姿态数据获取模块10，用于获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；

四元数积分模块20，用于对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；

旋转矩阵模块30，用于将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；

欧拉角模块40，用于将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；

反馈校正模块50，用于以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正。

在本实施例中，通过姿态航向系统获取云台姿态数据，所述云台姿态数据包括惯性测量单元的数据，采用不同的算法进行云台姿态表述，并对云台姿态进行补偿和校正，提高了云台姿态检测的准确性，相比于卡尔曼滤波或其他姿态融合算法，该算法具有运算量少的优点，适合于运算资源不多的云台系统，有助于云台的小型化；相比于只利用陀螺仪和加速度计进行姿态解算的云台姿态解算方法，该算法充分利用了云台系统所具有的的硬件资源，包括利用了云台电机板的磁编码器数据、飞控的航向角数据、飞控的加速度数据，可获得更精确的姿态数据。

在本实施例中，主要适用于机载云台系统，该系统硬件图如图2所示，包括：云台、飞控系统、无人机、磁编码器和电机M，其中，云台姿态检测设备选用MPU6000；飞控系统中设置有姿态航向系统AHRS(Attitude and Heading Reference System)，所述姿态航向系统包括陀螺仪和加速度计，用于获取机体三轴角速度及加速度数据；所述云台通过控制器局域网络CAN(Controller Area Network)与无人机及飞控系统进行通信；所述云台通过串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)与磁编码器及MPU6000进行通信。

在本实施例中，四元数算法只需要四个变量就能表述云台姿态，比如：三轴角速度，适用于云台姿态的短期表述；而旋转矩阵的表述方法在进行向量旋转时比较方便；但欧拉角的姿态表述更为直观，适用于云台姿态的对外输出，如输出给姿态控制器及上位机。

在本实施例中，陀螺仪检测到的是机体角速度信息，响应速度快，但是会受到零点随温度漂移产生的积分干扰和积分漂移，在陀螺仪检测到机体坐标系三轴的角速度之后，可以利用四元数积分法简单快速的计算出实时姿态。

在本实施例中，四元数与旋转矩阵的转换公式为：

其中，q_x、qy、q_z、q_w为四元数算法的四个变量，R(q)为旋转矩阵。

在本实施例中，加速度传感器用于测量支持力向量，在静止时，测量得到的支持力矢量与重力加速度矢量方向相反，大小相等，响应速度也非常高，但是会受到机体振动等引起的高频干扰；结合两个姿态传感器的特点进行考虑，姿态解算的总体思想为：陀螺仪积分，以获得高响应性能；长时间内利用加速度计融合校正，以纠正积分漂移。

如图8所示，在本实施例中，所述反馈校正模块包括：

坐标系转换单元51，用于将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据；

校正单元52，用于将所述机体坐标系下的加速度数据与所述加速度计数据进行交叉乘积运算，得到校正后的加速度计数据；

放大更新单元53，用于对所述校正后的加速度计数据进行放大，作为更新后的加速度计数据参与云台姿态数据的四元数积分运算。

在本实施例中，所述云台姿态检测方法的数据处理流程图如图4所示，其中，模块1表示陀螺仪的角速度数据，模块2表示加速度计数据，Gef为大地坐标系中的重力加速度。

在本实施例中，所述坐标系转换单元包括：

补偿单元，用于通过无人机导航系统获取实时加速度数据，将所述实时加速度数据与所述大地坐标系中的重力加速度进行加运算，得到补偿后的加速度数据；

乘积运算单元，用于将所述旋转矩阵表述与所述补偿后的加速度数据进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据。

在本实施例中，大地坐标系是地球坐标系，机体坐标系是云台本身的坐标系，加速度计数据为机体坐标系下测量到的云台加速度值，为G_bf+a_bf，此时的加速度数据除了带有重力加速度G_bf外，还带有线加速度a_bf；而大地坐标系中的重力加速度是一个常数，表示为G_ef＝g＝9.8m/s^2。

因为云台加速度计实际测量本身存在偏差，为了得云台加速度计实际测量不断的趋近正确的值，把云台姿态的旋转矩阵当作一个负反馈，以将云台最后输出来的姿态更加准确。

在本实施例中，云台在进行线性加速度运动时，加速度计检测值为G_bf+a_bf，此时的加速度数据除了带有重力加速度G_bf外，还带有线加速度a_bf，此时仍然使用加速度数据进行姿态融合的话，将会导致姿态检测出现较大偏差，普遍的方法是调整加速度的融合权重值到足够小(过小将影响校正陀螺仪的效果)，以减少高频的线加速度a_bf(比如震动带来的高频线加速度)对姿态检测的影响。但当无人机进行低频的线加速运动时(长时间的向某一方向加速运动或刷锅动作等)，以上方法将不能过滤掉线加速度a_bf导致的姿态检测误差。针对以上问题，本方案一方面通过CAN把无人机机导航系统的解算的真实加速度数据a_uav发送给云台进行加速度补偿，无人机具有定位传感器包括GPS、气压计、光流传感器以及超声波等，所解算的加速度数据a_uav误差更小。另一方面，动态计算补偿后的加速度模长，并与重力加速度权重对比，评估补偿后的加速度数据的可信度，并根据可信度动态调整加速度融合权重，以提高对加速度计噪音的过滤效果。

在本实施例中，增加了加速度补偿后的云台姿态检测方法的数据处理流程图如图5所示，其中，模块3表示无人机导航系统获取实时加速度数据。

如图9所示，在本实施例中，所述云台姿态数据还包括偏航角，相应地，所述云台姿态检测装置还包括：

偏航角纠偏模块60，用于获取无人机偏航角，通过磁编码器计算无人机偏航角与云台偏航角的偏差，从而得到云台偏航角；以所述欧拉角表述为反馈，对所述云台偏航角进行差值运算，以对所述云台偏航角进行纠偏。

机载云台由于大小与成本的限制，除了陀螺仪外并不装配磁罗盘等其他可直接测量云台偏航角的传感器器件。因此以上方法搭建的AHRS系统所解算出来的偏航角不指北，并且由于陀螺仪的温漂及积分误差的原因，将会导致偏航角yaw发生缓慢漂移，最终导致云台在锁头状态时(云台稳定在大地上的某一偏航角)，所拍摄的画面将会发生持续缓慢的偏移。针对以上问题，本方案采用现有传感器，包括陀螺仪、加速度计、磁编码器以及无人机的传感器信息，进行偏航角的融合校正。

在本实施例中，增加了偏航角融合校正后的云台姿态检测方法的数据处理流程图如图6所示，其中，模块4表示通过磁编码器计算得到的云台偏航角。

其中，无人机与云台的偏差角yaw_{offset_from_UAV_to_gimbal}的计算方法是：云台与无人机的姿态关系为：

因为我们只需要计算无人机相对于云台的航向偏差，故可认为云台的航向为0，因此令：

R_gimbal＝R_ψR_θ

无人机的对于云台的相对航向为：

yaw_{offset_from_UAV_to_gimbal}＝atan2(-R_UAV12，R_UAV22)

各轴的旋转矩阵为：

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了表述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的表述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种云台姿态检测方法，其特征在于，包括：

获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；

对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；

将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；

将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；

其中，所述对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算包括：

以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正。

2.根据权利要求1所述的一种云台姿态检测方法，其特征在于，所述陀螺仪的角速度数据包括机体三轴角速度。

3.根据权利要求1所述的一种云台姿态检测方法，其特征在于，所述以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正包括：

将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据；

将所述机体坐标系下的加速度数据与所述加速度计数据进行交叉乘积运算，得到旋转差向量；

对所述旋转差向量进行放大，作为校准角速度参与云台姿态数据的四元数积分运算。

4.根据权利要求3所述的一种云台姿态检测方法，其特征在于，所述将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据包括：

通过无人机导航系统获取实时加速度数据，将所述实时加速度数据与所述大地坐标系中的重力加速度进行加运算，得到补偿后的加速度数据；

将所述旋转矩阵表述与所述补偿后的加速度数据进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据。

5.根据权利要求1所述的一种云台姿态检测方法，其特征在于，对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算之前包括：

获取无人机偏航角，通过磁编码器计算无人机偏航角与云台偏航角的偏差，从而得到云台偏航角；

以所述欧拉角表述为反馈，对所述云台偏航角进行差值运算，以对所述云台偏航角进行纠偏。

6.一种云台姿态检测装置，其特征在于，包括：

姿态数据获取模块，用于获取云台的惯性测量单元的数据，所述惯性测量单元的数据包括陀螺仪的角速度数据和加速度计数据；

四元数积分模块，用于对所述惯性测量单元的数据进行四元数积分运算；

旋转矩阵模块，用于将所述惯性测量单元的数据由四元数表述转换成旋转矩阵表述；

欧拉角模块，用于将所述惯性测量单元的数据由旋转矩阵表述转换成欧拉角表述；

反馈校正模块，用于以所述旋转矩阵表述为反馈，对所述四元数表述进行反馈校正。

7.根据权利要求6所述的一种云台姿态检测装置，其特征在于，所述陀螺仪的角速度数据包括机体三轴角速度。

8.根据权利要求6所述的一种云台姿态检测装置，其特征在于，所述反馈校正模块包括：

坐标系转换单元，用于将所述旋转矩阵表述与大地坐标系中的重力加速度进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据；

校正单元，用于将所述机体坐标系下的加速度数据与所述加速度计数据进行交叉乘积运算，得到旋转差向量；

放大更新单元，用于对所述旋转差向量进行放大，作为校准角速度参与云台姿态数据的四元数积分运算。

9.根据权利要求8所述的一种云台姿态检测装置，其特征在于，所述坐标系转换单元包括：

补偿单元，用于通过无人机导航系统获取实时加速度数据，将所述实时加速度数据与所述大地坐标系中的重力加速度进行加运算，得到补偿后的加速度数据；

乘积运算单元，用于将所述旋转矩阵表述与所述补偿后的加速度数据进行乘积运算，得到机体坐标系下的加速度数据。

10.根据权利要求6所述的一种云台姿态检测装置，其特征在于，还包括：

偏航角纠偏模块，用于获取无人机偏航角，通过磁编码器计算无人机偏航角与云台偏航角的偏差，从而得到云台偏航角；以所述欧拉角表述为反馈，对所述云台偏航角进行差值运算，以对所述云台偏航角进行纠偏。