CN109781105A - 一种空间运动的角度测量与报警的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空间运动的角度测量与报警的方法及系统，包括：存储角度测量器安装时的零位角度；记录设置指令与零位角度之间的对应关系；将三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；得到空间运动设备的实时角度位置数据进行显示；当空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，生成改变空间运动角度的推进控制指令；控制推进器进行空间推进的角度更改；根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据恢复推进控制指令控制空间运动设备的推进器进行空间推进。本发明的空间运动的角度测量与报警的方法及系统精度高、抗干扰强、低功耗且安装方便。

Description

一种空间运动的角度测量与报警的方法及系统

技术领域

本发明涉及角度测量的技术领域，尤其涉及一种空间运动的角度测量与报警的方法及系统。

背景技术

随着空间运动，特别是飞行技术，如无人机飞行技术的快速发展，如何操控空间运动的技术需求越来越受到大家关注，而想要操控空间运动就需要实时掌握空间物体的角度等信息，由此，空间运动的角度测量成为空间运动的关键技术之一。

而传统的接触式角度传感器一般是电位器式，由于其有反复触电，耐磨性较差，具有精度低，故障率高，防腐能力差、寿命短等缺点。而非接触式角度传感器一般为重锤光电式传感器，其精度较低，结构复杂、抗冲击能力差、成本较高等缺点。近阶段由于手机、无人机技术的发展，空间运动传感器作为其中必须的传感器，经过多次迭代，技术已较为成熟，且成本相对较低。技术的发展使利用其替代复杂的重锤传感器成为可能。但是对于如何实时、高精度地检测空间运动角度，并及时传输、控制，还没有可靠的实施方案。

因此，如何提供一种高性能、高精度及耐用性强的空间运动角度检测方案是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间运动的角度测量与报警的方法及系统，解决现有技术中无高性能、高精度及耐用性强的空间运动角度检测的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种空间运动的角度测量与报警的方法。

包括：

在空间运动设备上，存储角度测量器安装时的零位角度；接收运行零位的设置指令，记录所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系；

实时检测所述空间运动设备的三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据，将所述三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；对比所述欧拉角数据与所述零位角度得到所述空间运动设备的空间运动角度数据，同时根据所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系得到所述空间运动设备的实时角度位置数据进行显示；

当所述空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，同时根据所述实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据所述推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改；

当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据所述恢复推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进。

可选地，其中，该方法还包括：

接收对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

可选地，其中，接收对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值，为：

接收在预定时间或位置节点上对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据；

获取预设在所述预定时间或位置节点上对应的阈值比例；

以所述阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

可选地，其中，根据所述实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令，为：

根据所述实时角度位置数据及实时角度位置得到与所述限位角度阈值的角度差值；

根据所述角度差值与推进控制中电压极性及电压大小调节控制的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令。

可选地，其中，当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令，为：

当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内，且推进控制中电压极性及电压大小调节不再变化超过预设时间时；

根据所述实时角度位置得到预设的与之对应的电压极性及大小的恢复推进控制数据；根据所述恢复推进控制数据生成恢复推进控制指令。

另一方面，本发明还提供一种空间运动的角度测量与报警的系统，包括：零位角度设置器、实时角度位置获取器、空间角度更改推进器及空间角度恢复推进器；其中，

所述零位角度设置器，与所述实时角度位置获取器相连接，用于在空间运动设备上，存储角度测量器安装时的零位角度；接收运行零位的设置指令，记录所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系；

所述实时角度位置获取器，与所述零位角度设置器、空间角度更改推进器及空间角度恢复推进器相连接，用于实时检测所述空间运动设备的三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据，将所述三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；对比所述欧拉角数据与所述零位角度得到所述空间运动设备的空间运动角度数据，同时根据所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系得到所述空间运动设备的实时角度位置数据进行显示；

所述空间角度更改推进器，与所述实时角度位置获取器及空间角度恢复推进器相连接，用于当所述空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，同时根据所述实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据所述推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改；

所述空间角度恢复推进器，与所述空间角度更改推进器及实时角度位置获取器相连接，用于当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据所述恢复推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进。

可选地，其中，该系统还包括：限位角度阈值设定器，与所述零位角度设置器相连接，用于接收对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

可选地，其中，所述限位角度阈值设定器，包括：限位角度范围数据接收单元、阈值比例获取单元及限位角度阈值设定单元；

所述限位角度范围数据接收单元，与所述零位角度设置器、阈值比例获取单元及限位角度阈值设定单元相连接，用于接收在预定时间或位置节点上对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据；

所述阈值比例获取单元，与所述限位角度范围数据接收单元及限位角度阈值设定单元相连接，用于获取预设在所述预定时间或位置节点上对应的阈值比例；

所述限位角度阈值设定单元，与所述限位角度范围数据接收单元及阈值比例获取单元相连接，用于以所述阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

可选地，其中，所述空间角度更改推进器，包括：报警单元、角度差值计算单元及推进控制指令生成单元；其中，

所述报警单元，与所述实时角度位置获取器、角度差值计算单元及推进控制指令生成单元相连接，用于当所述空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示；

所述角度差值计算单元，与所述报警单元及推进控制指令生成单元相连接，用于根据所述实时角度位置数据及实时角度位置得到与所述限位角度阈值的角度差值；

所述推进控制指令生成单元，与所述报警单元及角度差值计算单元相连接，用于根据所述角度差值与推进控制中电压极性及电压大小调节控制的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据所述推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改。

可选地，其中，所述空间角度恢复推进器包括：空间运动角度比较单元及空间角度恢复推进控制单元；其中，

所述空间运动角度比较单元，与所述空间角度更改推进器、实时角度位置获取器及空间角度恢复推进控制单元相连接，用于将所述空间运动角度数据与所述限位角度阈值比较；

所述空间角度恢复推进控制单元，与所述空间运动角度比较单元相连接，用于当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内，且推进控制中电压极性及电压大小调节不再变化超过预设时间时，根据所述实时角度位置得到预设的与之对应的电压极性及大小的恢复推进控制数据；根据所述恢复推进控制数据生成恢复推进控制指令。

本发明实现的有益效果如下：

(1)本发明的空间运动的角度测量与报警的方法及系统，与传统角度传感器相比，寿命长、精度高(精度可达±0.05°)、抗腐蚀、抗干扰(在强干扰环境下可持续运行)、防水、防尘(由于本系统非通过机械结构测量角度数据，故本系统可进行灌胶做到较高的防水与防尘级别)、低功耗(本系统正常运行中耗电仅为12V/50ma，较为省电)、安装方便，由于有三轴欧拉角数据，可根据需要选择俯仰角，翻滚角，航向角作为基准角度数据，系统可实现一键零位校准。

(2)本发明的空间运动的角度测量与报警的方法及系统，可以适用于纺织、染整、无纺布、造纸、皮革、线缆、涂层、包装等有多单元同步控制要求的场合的角度传感，适用性广，可直接替换此类行业原有各种类型的角度传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种空间运动的角度测量与报警的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中空间运动的角度测量与报警的控制原理的示意图；

图3为本发明实施例中一种主控电路与基本电路原理的示意图；

图4为本发明实施例中一种自适应电压输出电路原理的示意图；

图5为本发明实施例中一种电源供电电路原理的示意图；

图6为本发明实施例中一种输入基准采样电路原理的示意图；

图7为本发明实施例中一种高精度三轴陀螺仪传感器电路原理的示意图；

图8为本发明实施例中第二种空间运动的角度测量与报警的方法的步骤示意图；

图9为本发明实施例中第三种空间运动的角度测量与报警的方法的步骤示意图；

图10为本发明实施例中第四种空间运动的角度测量与报警的方法的步骤示意图；

图11为本发明实施例中第五种空间运动的角度测量与报警的方法的步骤示意图；

图12为本发明实施例中空间运动的角度测量与报警的方法的一个具体示例流程示意图；

图13为本发明实施例中空间运动的角度测量与报警的系统的结构示意图；

图14为本发明实施例中第二种空间运动的角度测量与报警的系统的结构示意图；

图15为本发明实施例中第三种空间运动的角度测量与报警的系统的结构示意图；

图16为本发明实施例中第四种空间运动的角度测量与报警的系统的结构示意图；

图17为本发明实施例中第五种空间运动的角度测量与报警的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，为本实施例中一种空间运动的角度测量与报警的方法的流程示意图。针对现有角度传感器的测量角度精度不高，易磨损，成本高等缺陷，利用当前已经较为成熟的空间运动传感器芯片，根据测量到的陀螺仪数据与角加速度传感器数据通过姿态融合算法，获得三个轴向的高精度偏转角度信息。从而校准大型机械设备运行速度的一致性，或为大型机械的传动轴偏转发出预警与报警信号。该方法包括如下步骤：

步骤101、在空间运动设备上，存储角度测量器安装时的零位角度；接收运行零位的设置指令，记录设置指令与零位角度之间的对应关系。

步骤102、实时检测空间运动设备的三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据，将三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；对比欧拉角数据与零位角度得到空间运动设备的空间运动角度数据，同时根据设置指令与零位角度之间的对应关系得到空间运动设备的实时角度位置数据进行显示。

步骤103、当空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，同时根据实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据推进控制指令控制空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改。

步骤104、当空间运动角度数据处于限位角度阈值时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据恢复推进控制指令控制空间运动设备的推进器进行空间推进。

如图2所示，为本发明实施例中，空间运动的角度测量与报警的控制原理的示意图。本系统共由四大部分组成，分别为：核心控制器、信号输入模块、输出模块和系统电源供电电路。核心控制器采用芯片，主要进行采集并处理输入信号、计算数据、存储数据信息以及控制输出模块等工作。信号输入模块包括基准电压采集电路、按键开关与电位器电路和高精度三轴陀螺仪。输出模块包括自适应电压输出电路、指示灯显示电路和继电器输出控制电路。本系统通过16伏变压器输出的交流电经过电源供电电路转换成相应直流电压，从而进行运行系统以及输出电压等工作。

如图3至图7所示，图3为本发明实施例中一种主控电路与基本电路原理的示意图；图4为本发明实施例中一种自适应电压输出电路原理的示意图；图5为本发明实施例中一种电源供电电路原理的示意图；图6为本发明实施例中一种输入基准采样电路原理的示意图；图7为本发明实施例中一种高精度三轴陀螺仪传感器电路原理的示意图。由于本系统要求有电压输出，考虑到传统PWM输出电压会夹杂高频干扰信号，顾本系统在选型控制芯片时需要其具备1)低功耗，2)低成本、3)具备硬件DA输出、4)体积小等特点的核心控制器。主控电路中使用贴片式的基准电压芯片构成高精度ADC基准电压，从而有效提高采样精度。

自适应电压输出电路主要有运放和电阻组成。对单片机输出的0V～3V电压进行转换输出-5V～10V电压。核心电路是由IC3B组成的减法放大电路构成。减法放大器输入的负端电压由IC1B射随提供。减法放大器输入的正端电压由单片机DA输出电压提供。通过减法器得到-1V到+2V的电压在放大为-5V到10V的电压。IC3A和IC4A构成输出电压采集电路反馈到单片机中，来进行自适应电压控制。

系统电源供电电路原理由多种三端稳压集成电路、电容以及二极管组成，分别将输入的电平进行相应的电平转换。其工作原理为：使用变压器产生16伏交流电，通过图中的X1和GND接口将16V交流电输入至电路中，通过D8、D9、C6和C7进行整流滤波，首先经过7812和79L12三端稳压集成电路产生+12伏和-12伏电压，其次使用7805三端稳压集成电路产生+5伏电压，最后通过1117-3.3三端稳压集成电路产生+3.3伏电压。

系统输入基准采样电路由开关二极管、电阻、电容和LM358运算放大器组成；R1和R2对输入的基准采样电压进行分压提供给单片机合适的采集电压。D1保护二极管防止电压过大或输入负压。IC1A运放构成射随电路进行阻抗匹配。

本系统中所采用的传感器免除了组合陀螺仪与加速器时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间。当连接到三轴磁强计时，提供完整的9轴运动融合输出到其主I²C端口。其性能参数如下：角速度全格感测范围为±250、±500、±1000与±2000°/sec(dps)，可准确追踪快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的IIC。MPU-6050可在不同电压下工作，VDD供电电压介为2.5V±5％、3.0V±5％或3.3V±5％，逻辑接口VDD-IO供电为1.8V±5％(MPU6000仅用VDD)。MPU-6000的包装尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1％变动的振荡器。

在一些可选的实施例中，如图1和图8所示，图8为本实施例中第二种空间运动的角度测量与报警的方法的流程示意图。图8与图1中不同的是，还包括：

步骤801、接收对空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据。

步骤802、以预设的阈值比例限定限位角度范围数据得到限位角度阈值。

在一些可选的实施例中，如图1和图9所示，图9为本实施例中第三种空间运动的角度测量与报警的方法的流程示意图。图9与图1中不同的是，接收对空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定限位角度范围数据得到限位角度阈值，为：

步骤901、接收在预定时间或位置节点上对空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据。

步骤902、获取预设在预定时间或位置节点上对应的阈值比例。

步骤903、以阈值比例限定限位角度范围数据得到限位角度阈值。

在一些可选的实施例中，如图1和图10所示，图10为本实施例中第四种空间运动的角度测量与报警的方法的流程示意图。图10与图1中不同的是，根据实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令，为：

步骤1001、根据实时角度位置数据及实时角度位置得到与限位角度阈值的角度差值。

步骤1002、根据角度差值与推进控制中电压极性及电压大小调节控制的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令。

在一些可选的实施例中，如图1和图11所示，图11为本实施例中第五种空间运动的角度测量与报警的方法的流程示意图。图11与图1中不同的是，当空间运动角度数据处于限位角度阈值时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令，为：

步骤1101、将空间运动角度数据与限位角度阈值比较。

步骤1102、当空间运动角度数据处于限位角度阈值内，且推进控制中电压极性及电压大小调节不再变化超过预设时间时，根据实时角度位置得到预设的与之对应的电压极性及大小的恢复推进控制数据；根据恢复推进控制数据生成恢复推进控制指令。

如图12中所示，本实施例中，空间运动的角度测量与报警的方法的一个具体示例流程示意图。

传感器单片机软件工作流程：系统上电，进行硬件初始化和高精度三轴陀螺仪初始化；初始化完成后，开始高精度ADC自校准，读取保存在Flash中的设置参数；然后进入工作模式，读取三轴陀螺仪参数，进行四元数换算欧拉角，与设置参数作比较，根据要求显示在LED灯上，并通过拟合算法换算出输出电压，使用DA输出相应电压；若偏转角度值超过设定报警阈值，则进行继电器吸合，点亮对应报警灯，否则继电器使能，熄灭报警灯。在工作模式下，长按设置按键进入设置模式；通过按下不同设置按键，系统则根据当前角度设置零位角度、上越位角度或下越位角度；在设置模式下，旋转电位器，可进行调节电压增益百分比或叠加电压百分比；若20秒内无设置动作，则系统自动退出设置模式，回到工作模式。

当传感器上电后，系统进行20秒热启动，并且闪烁显示该角位仪传感器型号；初始化完成后，进入工作模式。

1)工作模式：旋转角位仪传感器，系统根据旋转角度、设置参数和传感器型号，输出不同范围内的电压值。拨动信号极性转换拨码开关，改变电压输出极性；当拨码开关处于中间档位时，角位仪传感器则不输出电压。长按上越位按键和下越位按键，系统则恢复出厂设置。(长按上越位按键或下越位按键，并同时拨动型号选择拨码开关，改变该角位仪传感器型号)

2)设置模式一：在工作模式下，长按校零按键，系统进行五盏灯同时闪烁，表示进入设置模式一；旋转角位仪传感器，短按校零按键，偏上灯、零位灯和偏下灯常亮，其余熄灭，表示设置完成零位角度；短按上越位键，偏上灯和上越位灯常亮，其余熄灭，表示设置完成上越位角度；短按下越位键，偏下灯和下越位灯常亮，其余熄灭，表示设置完成下越位角度；手动调节电位器旋钮，五盏灯以十种进度状态显示，增益范围为0％-100％，增益百分比随电位器电压改变而实时改变。若20秒内无设置动作，则系统自动退出设置模式，回到工作模式。

3)设置模式二：在设置模式一下，长按校零按键，上越位灯、零位灯和下越位灯同时闪烁，其余熄灭，表示进入设置模式二；旋转角位仪传感器，短按上越位键，调节输出电压偏移量增加1，偏上灯常亮，其余熄灭；长按上越位键，调节输出电压偏移量增加10，偏上灯和上越位灯常亮，其余熄灭；短按下越位键，调节输出电压偏移量减少1，偏下灯常亮，其余熄灭；长按下越位键，调节输出电压偏移量增加10，偏下灯和下越位灯常亮，其余熄灭；手动调节电位器旋钮，表示进入叠加电压百分比调节模式，五盏灯以十种进度状态显示，叠加电压百分比范围为0％-100％，叠加电压百分比随电位器电压改变而实时改变。若20秒内无设置动作，则系统自动退出设置模式，回到工作模式。

图13为本实施例中一种空间运动的角度测量与报警的系统1300的结构示意图，该系统用于实施上述的空间运动的角度测量与报警的方法。该系统包括：零位角度设置器1301、实时角度位置获取器1302、空间角度更改推进器1303及空间角度恢复推进器1304。

其中，零位角度设置器1301，与实时角度位置获取器1302相连接，用于在空间运动设备上，存储角度测量器安装时的零位角度；接收运行零位的设置指令，记录设置指令与零位角度之间的对应关系。

实时角度位置获取器1302，与零位角度设置器1301、空间角度更改推进器1303及空间角度恢复推进器1304相连接，用于实时检测空间运动设备的三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据，将三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；对比欧拉角数据与零位角度得到空间运动设备的空间运动角度数据，同时根据设置指令与零位角度之间的对应关系得到空间运动设备的实时角度位置数据进行显示。

空间角度更改推进器1303，与实时角度位置获取器1302及空间角度恢复推进器1304相连接，用于当空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，同时根据实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据推进控制指令控制空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改。

空间角度恢复推进器1304，与空间角度更改推进器1303及实时角度位置获取器1302相连接，用于当空间运动角度数据处于限位角度阈值时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据恢复推进控制指令控制空间运动设备的推进器进行空间推进。

在一些可选的实施例中，如图14所示，为本实施例中第二种空间运动的角度测量与报警的系统1400的结构示意图，与图13不同的是，还包括：限位角度阈值设定器1401，与零位角度设置器1401相连接，用于接收对空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定限位角度范围数据得到限位角度阈值。

在一些可选的实施例中，如图15所示，为本实施例中第三种空间运动的角度测量与报警的系统1500的结构示意图，与图14不同的是，限位角度阈值设定器1401，包括：限位角度范围数据接收单元1411、阈值比例获取单元1412及限位角度阈值设定单元1413。

限位角度范围数据接收单元1411，与零位角度设置器1301、阈值比例获取单元1412及限位角度阈值设定单元1413相连接，用于接收在预定时间或位置节点上对空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据。

阈值比例获取单元1412，与限位角度范围数据接收单元1411及限位角度阈值设定单元1413相连接，用于获取预设在预定时间或位置节点上对应的阈值比例。

限位角度阈值设定单元1413，与限位角度范围数据接收单元1411及阈值比例获取单元1412相连接，用于以阈值比例限定限位角度范围数据得到限位角度阈值。

在一些可选的实施例中，如图16所示，为本实施例中第四种空间运动的角度测量与报警的系统1600的结构示意图，与图13不同的是，空间角度更改推进器1303，包括：报警单元1331、角度差值计算单元1332及推进控制指令生成单元1333；其中，报警单元1331，与实时角度位置获取器1302、角度差值计算单元1332及推进控制指令生成单元1333相连接，用于当空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示。

角度差值计算单元1332，与报警单元1331及推进控制指令生成单元1333相连接，用于根据实时角度位置数据及实时角度位置得到与限位角度阈值的角度差值。

推进控制指令生成单元1333，与报警单元1331及角度差值计算单元1332相连接，用于根据角度差值与推进控制中电压极性及电压大小调节控制的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据推进控制指令控制空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改。

在一些可选的实施例中，如图17所示，为本实施例中第四种空间运动的角度测量与报警的系统1700的结构示意图，与图13不同的是，空间角度恢复推进器1304包括：空间运动角度比较单元1341及空间角度恢复推进控制单元1342；其中，空间运动角度比较单元1341，与空间角度更改推进器1303、实时角度位置获取器1302及空间角度恢复推进控制单元1342相连接，用于将空间运动角度数据与限位角度阈值比较。

空间角度恢复推进控制单元1342，与空间运动角度比较单元1341相连接，用于当空间运动角度数据处于限位角度阈值内，且推进控制中电压极性及电压大小调节不再变化超过预设时间时，根据实时角度位置得到预设的与之对应的电压极性及大小的恢复推进控制数据；根据所述恢复推进控制数据生成恢复推进控制指令。

本实施例中空间运动的角度测量与报警的方法及系统实现的有益效果如下：

(1)本发明的空间运动的角度测量与报警的方法及系统，与传统角度传感器相比，寿命长、精度高(精度可达±0.05°)、抗腐蚀、抗干扰(在强干扰环境下可持续运行)、防水、防尘(由于本系统非通过机械结构测量角度数据，故本系统可进行灌胶做到较高的防水与防尘级别)、低功耗(本系统正常运行中耗电仅为12V/50ma，较为省电)、安装方便。由于有三轴欧拉角数据，可根据需要选择俯仰角，翻滚角，航向角作为基准角度数据，方便用户在不同使用场合的安装，系统可实现一键零位校准。

(2)本发明的空间运动的角度测量与报警的方法及系统，可以适用于纺织、染整、无纺布、造纸、皮革、线缆、涂层、包装等有多单元同步控制要求的场合的角度传感，适用性广。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种空间运动的角度测量与报警的方法，其特征在于，包括：

在空间运动设备上，存储角度测量器安装时的零位角度；接收运行零位的设置指令，记录所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系；

实时检测所述空间运动设备的三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据，将所述三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；对比所述欧拉角数据与所述零位角度得到所述空间运动设备的空间运动角度数据，同时根据所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系得到所述空间运动设备的实时角度位置数据进行显示；

当所述空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，同时根据所述实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据所述推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改；

当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据所述恢复推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进。

2.根据权利要求1所述的空间运动的角度测量与报警的方法，其特征在于，还包括：

接收对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

3.根据权利要求2所述的空间运动的角度测量与报警的方法，其特征在于，接收对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值，为：

接收在预定时间或位置节点上对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据；

获取预设在所述预定时间或位置节点上对应的阈值比例；

以所述阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

4.根据权利要求1所述的空间运动的角度测量与报警的方法，其特征在于，根据所述实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令，为：

根据所述实时角度位置数据及实时角度位置得到与所述限位角度阈值的角度差值；

根据所述角度差值与推进控制中电压极性及电压大小调节控制的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令。

5.根据权利要求1所述的空间运动的角度测量与报警的方法，其特征在于，当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令，为：

将所述空间运动角度数据与所述限位角度阈值比较；

当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内，且推进控制中电压极性及电压大小调节不再变化超过预设时间时，根据所述实时角度位置得到预设的与之对应的电压极性及大小的恢复推进控制数据；根据所述恢复推进控制数据生成恢复推进控制指令。

6.一种空间运动的角度测量与报警的系统，其特征在于，包括：零位角度设置器、实时角度位置获取器、空间角度更改推进器及空间角度恢复推进器；其中，

所述零位角度设置器，与所述实时角度位置获取器相连接，用于在空间运动设备上，存储角度测量器安装时的零位角度；接收运行零位的设置指令，记录所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系；

所述实时角度位置获取器，与所述零位角度设置器、空间角度更改推进器及空间角度恢复推进器相连接，用于实时检测所述空间运动设备的三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据，将所述三轴陀螺仪数据及三轴加速度数据进行姿态融合换算得到欧拉角数据；对比所述欧拉角数据与所述零位角度得到所述空间运动设备的空间运动角度数据，同时根据所述设置指令与所述零位角度之间的对应关系得到所述空间运动设备的实时角度位置数据进行显示；

所述空间角度更改推进器，与所述实时角度位置获取器及空间角度恢复推进器相连接，用于当所述空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示，同时根据所述实时角度位置数据及实时角度位置与推进控制指令的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据所述推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改；

所述空间角度恢复推进器，与所述空间角度更改推进器及实时角度位置获取器相连接，用于当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内时，根据实时角度位置与恢复推进控制指令的对应关系生成恢复推进控制指令；根据所述恢复推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进。

7.根据权利要求6所述的空间运动的角度测量与报警的系统，其特征在于，还包括：限位角度阈值设定器，与所述零位角度设置器相连接，用于接收对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据，以预设的阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

8.根据权利要求7所述的空间运动的角度测量与报警的系统，其特征在于，所述限位角度阈值设定器，包括：限位角度范围数据接收单元、阈值比例获取单元及限位角度阈值设定单元；

所述限位角度范围数据接收单元，与所述零位角度设置器、阈值比例获取单元及限位角度阈值设定单元相连接，用于接收在预定时间或位置节点上对所述空间运动设备的空间运动的限位角度范围数据；

所述阈值比例获取单元，与所述限位角度范围数据接收单元及限位角度阈值设定单元相连接，用于获取预设在所述预定时间或位置节点上对应的阈值比例；

所述限位角度阈值设定单元，与所述限位角度范围数据接收单元及阈值比例获取单元相连接，用于以所述阈值比例限定所述限位角度范围数据得到所述限位角度阈值。

9.根据权利要求6所述的空间运动的角度测量与报警的系统，其特征在于，所述空间角度更改推进器，包括：报警单元、角度差值计算单元及推进控制指令生成单元；其中，

所述报警单元，与所述实时角度位置获取器、角度差值计算单元及推进控制指令生成单元相连接，用于当所述空间运动角度数据达到或超过预设的限位角度阈值时，自动生成警示消息并展示；

所述角度差值计算单元，与所述报警单元及推进控制指令生成单元相连接，用于根据所述实时角度位置数据及实时角度位置得到与所述限位角度阈值的角度差值；

所述推进控制指令生成单元，与所述报警单元及角度差值计算单元相连接，用于根据所述角度差值与推进控制中电压极性及电压大小调节控制的对应关系生成改变空间运动角度的推进控制指令；根据所述推进控制指令控制所述空间运动设备的推进器进行空间推进的角度更改。

10.根据权利要求6所述的空间运动的角度测量与报警的系统，其特征在于，所述空间角度恢复推进器，包括：空间运动角度比较单元及空间角度恢复推进控制单元；其中，

所述空间运动角度比较单元，与所述空间角度更改推进器、实时角度位置获取器及空间角度恢复推进控制单元相连接，用于将所述空间运动角度数据与所述限位角度阈值比较；

所述空间角度恢复推进控制单元，与所述空间运动角度比较单元相连接，用于当所述空间运动角度数据处于所述限位角度阈值内，且推进控制中电压极性及电压大小调节不再变化超过预设时间时，根据所述实时角度位置得到预设的与之对应的电压极性及大小的恢复推进控制数据；根据所述恢复推进控制数据生成恢复推进控制指令。