CN110645891B - 电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质，涉及电机检测技术领域。该电机校准系统，通过设置控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台，RTK测量组件可以跟随转台一同旋转，多个霍尔传感器可以跟随电机转动，在转动的过程中，控制器可以获取多个霍尔传感器和RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，这可以使得对于电机的第一机械角度的校准更加方便、也提高校准的效率。角度修正表可以用于对霍尔传感器监测的电机的测量机械角度进行校准，得到修正机械角度，使得控制器可以准确可靠的获取电机所旋转过的机械角度。

Description

电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质

技术领域

本发明涉及电机检测技术领域，具体而言，涉及一种电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质。

背景技术

随着科学技术的不断发展，许多的自动化设备也应运而生，电机作为自动化设备的一部分，对于电机转动角度进行精确的控制，变得越来越重要。

为了追求低载荷、便携性，无人机领域通常采用小型电机实现对吊舱的转动控制。霍尔传感器是一种磁敏模拟传感器件，具有尺寸小，造价低的特点，使得它适用于小型电机的控制，以测量电机的电角度及机械角度。由于霍尔传感器的测量信号源是电机磁钢中的磁场，但用于控制吊舱的电机体积很小，导致对电机磁钢进行精确充磁较为困难，容易产生充磁误差，这就使得霍尔传感器测量得到的电角度存在误差，在特定位置误差甚至高达到3°。同时，由于电机较小造成霍尔传感器、转子等电机元件的安装精度下降，也会引入角度测量误差。

综上，可知虽然采用霍尔传感器可以使得电机微型化、轻型化，但是采用霍尔传感器测量电机的电角度及机械角度，会使得测量结果误差大，误差难以消除，进一步导致对于电机以及吊舱的转动角度控制不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质，以便解决线性霍尔传感器测量电机的机械角度误差大，导致对于电机以及吊舱的转动角度控制不准确的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于实时动态RTK的电机校准系统，所述电机校准系统包括：控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台；

所述电机位于所述转台的下方，所述RTK测量组件安装固定于所述转台的上表面，所述RTK测量组件与所述电机均沿所述转台的转轴共轴线安装；所述电机设有多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器跟随所述电机转动，其均布轴线与所述转轴的轴线共线；

所述多个霍尔传感器和所述RTK测量组件用于同时对所述电机的至少一个第一机械角度进行监测；

所述控制器用于获取所述多个霍尔传感器和所述RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，所述角度修正表用于对所述多个霍尔传感器监测的所述电机的第一机械角度进行校准。

本发明实施例提供的基于实时动态RTK的电机校准系统，通过设置控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台，RTK测量组件可以跟随转台一同旋转，多个霍尔传感器可以跟随电机转动，在转动的过程中，控制器可以获取多个霍尔传感器和RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，角度修正表可以用于对霍尔传感器监测的电机的第一机械角度进行校准，这可以使得对于电机的第一机械角度的校准更加方便、也提高校准的效率。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电机校准方法，应用于第一方面所述的电机校准系统，所述方法包括：

控制吊舱的镜头朝向所述转台的某一位置；

控制所述转台以预设速度旋转；

获取所述多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的第一机械角度；

获取所述RTK测量组件采集的所述至少一个采样点的第二机械角度；

根据所述至少一个采样点的第一机械角度以及第二机械角度，生成角度修正表，所述角度修正表存储有：第一机械角度与第二机械角度的对应关系。

本发明实施例提供的一种电机校准方法，控制吊舱和转台以预设方式旋转，位于吊舱内的多个霍尔传感器的跟随吊舱转动，位于转台上的RTK测量组件跟随转台转动，控制器可以获取多个霍尔传感器检测的第一机械角度，也可以获取RTK测量组件采集的第二机械角度，并根据第一机械角度和第二机械角度形成角度修正表，通过角度修正表可以对霍尔传感器监测的吊舱所旋转过的机械角度进行修正，使得修正吊舱所旋转过的机械角度的过程更加准确、简单和高效。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电机校准方法，所述方法包括：

确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度；

所述控制器依据预设角度修正表，对所述测量机械角度进行修正，得到修正机械角度，所述预设角度修正表是采用上述第一方面的系统或第二方面的方法得到的。

本发明实施例所提供的一种电机校准方法，确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度，并根据上述角度修正表，对该测量角度进行修正，得到修正机械角度，修正机械角度相对于测量机械角度，更能准确的表示电机所旋转过的机械角度，使得控制器可以准确可靠的获取电机所旋转过的机械角度。

第四方面，本发明实施例还提供了一种电机校准装置，所述装置包括：

确定模块，用于确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度；

修正模块，用于依据预设角度修正表，对所述测量机械角度进行修正，得到修正机械角度，所述预设角度修正表是采用上述第一方面所述系统或者第二方面所述的方法所得到的。

本发明实施例提供的电机校准装置的技术效果，与第三方面提供的电机校准方法的技术效果类似，此处不再一一赘述。

第五方面，本发明实施例还提供了一种控制器，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面或者第三方面所述的方法的步骤。

本发明实施例提供的控制器对应的技术效果，与第二方面或着第三方面提供的电机校准方法的技术效果类似，此处不再一一赘述。

第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第二方面或者第三方面所述方法的步骤。

本发明实施例提供的计算机可读存储介质对应的技术效果，与第二方面或第三方面提供的电机校准方法的技术效果类似，此处不再一一赘述。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供一种电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质，该电机校准系统包括：控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台，通过设置控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台，RTK测量组件可以跟随转台一同旋转，多个霍尔传感器可以跟随电机转动，在转动的过程中，控制器可以获取多个霍尔传感器和RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，角度修正表可以用于对霍尔传感器监测的电机的第一机械角度进行校准，这可以使得对于电机的第一机械角度的校准更加方便、也提高校准的效率，电机校准方法和与电机校准系统相似，通过控制器确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度，并基于角度修正表，对所述测量机械角度进行修正，得到修正机械角度，修正机械角度相对于测量机械角度，更能准确的表示电机所旋转过的机械角度，使得控制器可以准确可靠的获取电机所旋转过的机械角度。采用上述实施例所述系统或方法，可以在保持电机微型化、轻型化的基础上，继续采用霍尔传感器进行机械角度的测量，但需要通过上述方法获得的角度校准表，实现对测量结果的校准，从而避免因采用霍尔传感器而导致的测量结果误差大，误差难以消除、电机控制精度差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1a为本发明实施例提供的一种基于RTK的电机校准系统的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的一种基于RTK的电机校准系统的结构示意图；

图1c为本发明实施例提供的一种电机校准系统中驱动电路板与电机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图；

图10为本发明一实施例提供的控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。

图1a和图1b为本发明实施例提供的一种基于RTK的电机校准系统的结构示意图，如图1a和图1b所示，该结构可以包括：控制器101、电机102、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台104。

其中，电机102位于转台104的下方，RTK测量组件安装固定于转台104的上表面，RTK测量组件与电机102共轴线安装；RTK测量组件跟随转台104一同旋转；电机102设有多个霍尔传感器103，多个霍尔传感器103跟随电机102转动，其均布轴线与转轴轴线共线；

另外，多个霍尔传感器103和RTK测量组件用于同时对电机102的至少一个第一机械角度进行监测；

在本发明实施例中，控制器101用于获取多个霍尔传感器103和RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，角度修正表用于对多个霍尔传感器103监测的电机102的第一机械角度进行校准。

需要说明的是，角度修正表中可以包括多个霍尔传感器103反馈的测量数据和RTK测量组件反馈的测量数据，多个霍尔传感器103反馈的测量数据可以为第一机械角度，RTK测量组件反馈的测量数据可以为第二机械角度，第一机械角度和第二机械角度是一一对应的。

在一种可能的实施方式中，RTK测量组件设置于转台104的上表面，转台104在转动时可以带动位于转台104的上表面的RTK测量组件转动，转台104的转动并不会带动电机102旋转。电机102设有的多个霍尔传感器103，其均布轴线与电机102的转轴轴线共线，当电机102通电后，电机102可以开始转动，多个霍尔传感器103可以跟随电机102进行转动。通过多个霍尔传感器103和RTK测量组件同时对电机102所旋转的至少一个第一机械角度进行监测，通过控制器101获取多个霍尔传感器103和RTK测量组件所反馈的测量数据，并根据该反馈的测量数据生成角度修正表。

具体的，霍尔传感器103为线性霍尔传感器。

在另一种可能的实施方式中，如图1a所示，电机102所控制的负载可以为吊舱105，电机102设置于吊舱105内，电机102的转轴与吊舱105同轴连接，使得电机102可以带动吊舱105的转动，吊舱105可以位于转台104的下方。

其中，可以通过匀速转动转台104，从而可以带动RTK测量组件转动，在未上电的情况下，电机102的定子和转子处于放松状态，电机102不跟随转台104旋转，电机102通电后，控制器101可以控制电机102转动，相应的可以带动与电机102的转轴同轴的吊舱105进行转动，多个霍尔传感器103可以跟随电机102进行转动，则控制器101可以获取多个霍尔传感器103和获取RTK测量组件所反馈的测量角度，并基于该测量角度建立角度修正表。

其中，转台104以预设速度转动可以为，通过手动或机械控制转动转台104，预设速度可以为5度每秒至10度每秒之间，当然也可以为其他速度，本发明实施例对此不进行具体限制。

另外，吊舱105为电机102所控制的负载，在电机102转动带动吊舱105转动时，电机102所转过的角度，与吊舱105所转过的角度相同，所以校准电机102转轴的转动角度，也即是，可以实现校准吊舱105的转动角度。

需要说明的是，吊舱105可以位于飞行器的机身或机翼下方，在本发明实施中，通过转台104来模拟飞行器，所以可以将吊舱105设置于转台的下方。

本发明实施例提供的基于实时动态RTK的电机校准系统，通过设置控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台，RTK测量组件可以跟随转台一同旋转，多个霍尔传感器可以跟随电机转动，在转动的过程中，控制器可以获取多个霍尔传感器和RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，角度修正表可以用于对霍尔传感器监测的电机的第一机械角度进行校准，这可以使得对于电机的第一机械角度的校准更加方便、也提高校准的效率。

可选的，如图1a所示，RTK测量组件包括：RTK测量仪106以及两个天线107；RTK测量仪106与每个天线107连接。

在本发明实施例中，当控制器101控制电机102开始转动时，控制器101可以控制吊舱105镜头指向任意一个天线107，转台带动RTK测量组件转动时，控制器可以控制电机，使得吊舱105镜头可以始终指向上述任意一个天线107。

其中，RTK测量组件检测的机械角度为：RTK测量仪106根据两个天线107接收的无线信号确定的方位角，天线107的数量可以为两个，也可以为三个，还可以为其他数量，本发明实施例对此不进行具体限制。

在一种可能的实施方式中，可以通过基站向天线107发送无线信号，天线107可以接收该无线信号，天线107可以向RTK测量仪106发送无线信号，RTK测量仪106可以根据该无线信号确定两个天线107相对于基站的位置信息，RTK测量仪106可根据该位置信息计算相应的第二机械角度，并向控制器101发送该第二机械角度。

例如，两个天线107相对于基站的位置信息可以为坐标信息，其中一个天线107相对于基站的坐标信息可以为A1(x1，y1，z1)，另一个天线107相对于基站的坐标信息可以为A2(x2，y2，z2)，其中，x，y，z，分别代表三个地理位置方向，x可以为北方向、y可以为东方向，z可以为垂直于地面的方向，则第二机械角度

其中，

为两个天线107之间的基线长度。RTK测量仪106可以基于上述两个天线107的反馈的位置信息，确定第二机械角。

可选的，如图1a所示，RTK测量组件还包括：连杆108、支撑杆109；RTK测量仪106以转轴的轴线为中心，安装在转台104上；连杆108位于RTK测量仪106的上方，连杆108通过支撑杆109安装在转台104上，连杆108的中心位于转轴的轴线上；

其中，两个天线107分别位于连杆108的两端，两个天线107可以对称设置于连杆108的两端。

另外，支撑杆109可以为铜制螺柱，支撑杆109的数量可以为两个，两个支撑杆109可以分别转台104的两端，与转台104垂直设置，通过支撑杆109可以固定连杆108，也即是每个支撑杆109的一端与转台104连接，另一段与连杆108连接。

需要说明的是，连杆108的中心、RTK测量仪106的中心、转台104的中心、以及吊舱105的中心均可位于转轴的轴线上，支撑杆109可以以旋转轴为中心，对称分布于转台104的两端，天线107可以以旋转轴为中心，对称分布于连杆108的两端。

在一种可能的实施方式中，通过控制器101可以控制电机102转动，带动吊舱105转动，手动转动转台104转动，从而可以带动RTK测量仪106、支撑杆109、连杆108和两个天线107转动，在该运动状态下，控制器101可以确定多个霍尔传感器103采集的第一机械角度，以及RTK测量仪106所采集并发送的第二机械角度。

如图1b所示，控制器101可以分别与电机102、多个霍尔传感器103和RTK测量仪106电连接，多个霍尔传感器103反馈的测量数据可以为测量机械角度，RTK测量仪106反馈的测量数据可以为校准机械角度，角度校准表存储有测量机械角度与校准机械角度的对应关系。

在一种可能的实施方式中，控制器101可以根据预设的至少一个机械角周期控制电机102转动，电机102转动时，可以带动与电机102同轴的RTK测量仪106转动，电机102在转动时，多个霍尔传感器103可以采集并向控制器101发送电机102的测量机械角度，RTK测量仪106可以采集并向控制器101发送的校准机械角度，控制器101可以接收测量机械角度和校准机械角度，并依据测量机械角度和校准机械角度建立角度校准表。其中，预设的机械角周期可以是根据负载(如吊舱105)的转动角度范围需求、电机102的转动精度、RTK测量仪106的测试精度等确定的。

具体的，RTK测量仪106和多个霍尔传感器103根据预设的至少一个采样点，同时分别采集测量机械角度、校准机械角度。可选的，通过预设的间隔时间，完成对各采样点所对应的机械旋转角度的测量。采样点的间隔时间相同的情况下，预设的转动周期越多，同一采样点所采集的数据就越多，可以通过取均值的方式，进一步提升数据的测量精度。

其中，一个机械角周期可以为360度，相邻两个采样点的采样间隔为预设时间间隔，例如，预设时间间隔可以为0.1秒，当然也可以为其他值，本发明实施例对此不进行具体限制。

可选的，多个霍尔传感器103的数目为两个，两个霍尔传感器103所在圆弧的圆心角为预设机械角度，预设机械角度是根据两个霍尔传感器103的电角度差确定的。

其中，预设机械角度可以为两个霍尔传感器103的电角度差为90度时所对应的机械角度，例如，电角度90度对应的机械角度可以为123.5度。当电角度差为90度时，可以实现仅通过两个霍尔传感器103反馈的测量数据确定测量机械角度，当霍尔传感器103的数目为两个时，设置的霍尔传感器103的数目较少，霍尔传感器103的数目较少时，可以降低当霍尔传感器103的数量较多时，由于不同霍尔传感器103的差异，所导致的对于测量精度的影响。

可选的，图1c为本发明实施例提供的一种电机校准系统中驱动电路板与电机的结构示意图，如图1c所示，基于实时动态RTK的电机校准系统还可以包括：驱动电路板110，驱动电路板110与电机102同轴连接，多个霍尔传感器103设置于驱动电路板110上，多个霍尔传感器103靠近电机102的定子，驱动电路板110上的驱动电路用于驱动电机。

其中，电机102可以包括转子1021、定子1022和转轴1023。

在本发明实施例中，电机102转动时，可以带动与电机102同轴连接的驱动电路板110转动，当然，设置于驱动电路板110上的多个霍尔传感器103，也会跟随驱动电路板110转动。

可选的，电机102和控制器101设置于吊舱105内，电机102的转轴与所述吊舱105的航向盘同轴连接。

其中，吊舱105可以为电机102所控制的负载，吊舱105是可以包括电机102和控制器101的。

在本发明实施例中，将电机102的转轴与吊舱105的航向盘同轴连接，可以实现在电机102转动时，通过带动航向盘从而带动吊舱105转动。

在上述实施例中，可以仅采用根据预设安装角度安装的两个霍尔传感器，即可实现对电机102旋转的电角度和机械角度的测量，和可变的安装机械角度，降低了霍尔传感器103的安装难度及驱动电路板空间占用，通过设置数量较少的霍尔传感器103，可以降低由于不同霍尔传感器103的安装差异和测量差异，所产生的对于测量精度的影响。

上述实施例中，通过光电编码器对霍尔传感器进行校准，可以解决以下问题可能引起的线性霍尔测量角度时的误差：

1、小型磁钢的充磁误差；

2、磁场过大时导致线性霍尔的测量输出线性度下降，以及两个线性霍尔测量特性曲线存在的固有差异；

3、线性霍尔的安装机械误差。

需要说明的是，该基于实时动态RTK的电机校准系统还可以应用于其他具有吊舱105的设备上。

图2为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，可以应用于如图1a、如图1b所示和如图1c所示的电机校准系统，如图2所示，该方法包括：

S101、控制吊舱的镜头朝向转台的某一位置。

在本发明实施例中，旋转转台，使得RTK测量组件指向第一预设方位时，以该方位作为RTK测量组件的机械角度测量零点。继而，控制器可以控制吊舱朝向转台的任意一个位置，例如，可以为RTK测量组件中任意一个天线的位置，以该位置作为多个霍尔传感器的机械角度测量零点。

例如，第一预设方位可以为地理位置的北方位，将此方位作为RTK测量组件的机械角度测量零点，即在此方位，RTK测量组件所检测的第二机械角度为0。

S102、控制转台以预设速度旋转。

在一种可能的实施方式中，转动转台，使得转台以预设速度匀速旋转。控制器控制吊舱进行转动，并控制吊舱的镜头始终指向转台的某一位置，例如，使得吊舱的镜头始终指向RTK测量组件中任意一个天线的位置。

需要说明的是，可以通过手动来转动转台，控制器也可以通过控制其他动力装置控制转台转动，本发明实施例对此不进行具体限制。

S103、获取多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的第一机械角度。

其中，当采样点为多个时，相邻两个采样点的采样间隔为预设时间间隔。

在本方发明实施例中，电机转动时，带动与电机同轴连接的驱动电路板转动，设置于驱动电路板上的多个霍尔传感器可以跟随驱动电路板转动，多个霍尔传感器可以在至少一个采样点采集第一机械角度，并向控制器发送该第一机械角度，控制器可以接收该第一机械角度。

S104、获取RTK测量组件采集的至少一个采样点的第二机械角度。

其中，当采样点为多个时，相邻两个采样点的采样间隔为预设时间间隔，而且，多个霍尔传感器的多个采样点与RTK测量组件的多个采样点相同，例如，相邻两个采样点的采样时间间隔相同，例如，时间间隔可以为0.1秒。

在一些实施方式中，手动转动转台，转台可以带动两个天线、RTK测量仪转动，RTK测量仪可以在至少一个采样点采集第二机械角度，并向控制器发送该第二机械角度，控制器可以接收该第二机械角度。

S105、根据至少一个采样点的第一机械角度以及第二机械角度，生成角度修正表。

其中，角度修正表存储有：第一机械角度与第二机械角度的对应关系，每个采样点的第一机械角度和第二机械角度均是一一对应的。

例如，预设角度修正表可以为，在0度至360度的区间范围内，在等间隔的多个采样点所采集的多组数据，每组数据包括一个第一机械角度和对应的一个第二机械角度。

需要说明的是，控制器可以控制电机旋转一个机械角周期，在机械角周期内，获取多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的第一机械角度，以及转台转动过程中RTK测量组件采集的至少一个采样点的第二机械角度。

而且，基于一个机械角周期，获取第一机械角度与第二机械角度的对应关系，得到数据较为完整的预设角度修正表，便于根据预设角度修正表、第一机械角度，查找得到第二机械角度。

可选的，图3为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图3所示，上述S104中获取多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的第一机械角度，可以包括：

S201、获取多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数。

其中，多个霍尔传感器采集的电动势参数可以包括转子磁场方向的电动势参数、以及垂直于转子磁场方向的电动势参数。

在本发明实施例中，控制器可以获取在电机旋转至少一个机械角周期内，每个霍尔传感器采集的最大电动势和最小电动势，并根据最大电动势和最小电动势计算得到归一化参数。

S202、根据多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数，获取第一机械角度。

其中，控制器可以根据多个霍尔传感器采集的电动势参数，以及归一化参数，确定转轴的电角度，继而根据电角度，确定第一机械角度。

另外，多个霍尔传感器的数目可以为两个，两个霍尔传感器可以分别检测电机转子磁场方向的电动势参数、以及垂直于转子磁场方向的电动势参数。

在一些实施方式中，电角度可以为

其中，c为归一化系数，E_q为转子磁场方向的电动势参数，E_d为垂直于转子磁场方向的电动势参数，当然也可以根据电动势参数、归一化系数采用其他公式计算电角度，本发明实施例对此不进行具体限制。

可选的，控制器可以根据电角度、转轴转动的电角度周期和转轴的旋转方向，确定第一机械角度。

需要说明的是，控制器可以根据电动势参数确定转轴转动的电角度周期和转轴的旋转方向。

上述实施例，通过归一化使得因霍尔传感器磁敏系数不同这一缺陷对测量精度的影响大大减小，甚至消除。当使用其它线性霍尔元件时，只需重复元件测量值归一化步骤，便可直接使用校准表，避免了对线性霍尔的重复标定、制表。

可选的，图4为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图4所示，上述S201中，获取归一化参数的过程，可以包括：

S301、获取电机旋转至少一个机械角周期内，每个霍尔传感器采集到的最大电动势和最小电动势。

其中，一个机械角周期可以为360度。霍尔传感器检测的最大电动势和最小电动势可以包括：转子磁场方向的最大电动势和最小电动势，垂直于转子磁场方向的最大电动势和最小电动势。

在一些实施方式中，多个霍尔传感器的数目可以为两个，电机在转动一个机械角周期内，一个霍尔传感器所采集的转子磁场方向的最大电动势和最小电动势可以为maxE_d和minE_d，另一个霍尔传感器所采集的垂直于转子磁场方向的最大电动势和最小电动势可以为maxE_q和minE_q。

S302、根据最大电动势和最小电动势，计算归一化参数。

需要说明的是，控制器可以根据预设归一化系数计算公式，根据最大电动势和最小电动势，来确定归一化系数，其中，预设归一化系数计算公式可以为

maxE_d和minE_d分别为一个霍尔传感器所采集的转子磁场方向的最大电动势和最小电动势，maxE_q和minE_q分别为另一个霍尔传感器所采集的垂直于转子磁场方向的最大电动势和最小电动势。

举例对上述过程进行说明：

霍尔传感器根据磁场强度的大小产生对应的电动势输出E，使两个霍尔传感器安装的电角度相差为90°(该值是一种常用角度值，也可以是其他角度)，这样就可分别测量垂直的d轴和q轴的电动势Ed和Eq，也就是电机所在位置电角度的正、余弦函数值。所用的吊舱电机中有8对磁极交替安装的转子(其中，转子的对数是根据电机的种类确定的)，相应的电角度一周对应机械角度为360°/8＝45°。两个线性霍尔传感器在电机中实际机械角度差Δθ＝n×45°±15°,(n＝1,2,...,8)，正好使得相应的电角度相差90°，本例中采用的机械角度差为123.75°。电机转动时内部的磁场发生变化，进而使得霍尔传感器产生的电动势发生变化。但是，安装的两个霍尔传感器必然存在差异，使得在测量相同强度的磁场时输出的电动势大小不同。所以需要将其归一化处理，具体过程为：驱动电机旋转一个机械角周期(如机械角360度)，记录两个线性霍尔所采集到的最大、最小电压值，并通过下式计算归一化系数：

然后，将两个线性霍尔测得的电动势比值归一化后求反正切就可得到当前电机的电角度测量值，具体表达如下：

由于一个电角度周期对应机械角度为45°，将计算得到的θ_E由0°～360°等比缩小至0°～45°，再根据电机转过的电角度周期数及旋转方向进行计算即可得到电机旋转的机械角测量值θ_M。

当然，也可以为根据最大电动势和最小电动势，所确定的其他公式，本发明实施例对此不进行具体限制。

在本发明实施例中，不同霍尔传感器的磁敏系数不同，会影响测量精度，通过确定归一化系数可以消除此影响，当使用的霍尔传感器不同时，对其测量值进行归一化，就可应用预设角度修正表，对于不同的霍尔传感器，可以避免重复的标定、制表。

可选的，多个霍尔传感器可以包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，第一霍尔传感器用于检测转轴的磁场方向的电动势，第二霍尔传感器用于检测垂直磁场方向的电动势。

在本发明实施例中，通过设置第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别测量磁场方向的电动势和垂直磁场方向的电动势，也即是可以分别测量电机的电角度的正弦函数值和余弦函数值，根据电角度的正弦函数值和余弦函数值可以确定电机所旋转过的电角度，根据电角度可以进一步确定电机所旋转过的机械角度。

而且，通过设置第一霍尔传感器和第二霍尔传感器对电机旋转过的机械角度进行测量，设置的霍尔传感器的数量较少，可以降低由于不同霍尔传感器的差异，所产生的对于测量精度的影响，也降低了线性霍尔的安装难度及电路板空间占用。

图5为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图5所示，该方法可以包括：

S401、确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度。

其中，多个霍尔传感器均可以为多个线性霍尔传感器。

在一些实施方式中，控制器可以通过驱动电路板上驱动电路，来驱动电机，多个霍尔传感器可以对电机转动状态进行检测获取电信号，可以向控制器发送该电信号，控制器可以接收电信号，并根据电信号计算对应的电角度，从而计算测量机械角度。

需要说明的是，电信号可以为电动势，也即是电机所在位置的电角度的正、余弦函数值。

S402、依据预设角度修正表，对测量机械角度进行修正，得到测量机械角度对应的修正机械角度。

其中，预设角度修正表为通过上述执行图2的步骤或图1a-b所示的校准系统所得到的，预设角度修正表包括：至少一个第一机械角度与第二机械角度的对应关系。一个机械角周期为0度至360度，预设角度修正表可以为一个机械角周期内的获取的对应关系，也可以为半个机械角周期内的获取的对应关系，本发明实施例对此不进行具体限制。

在本发明实施例中，控制器中可以存储有预设角度修正表，控制器在确定测量机械角度之后，可以根据测量机械角度从预设角度修正表中查找对应的第一机械角度，并根据第一机械角度和第二机械角度之间的对应关系确定第二机械角度，将第二机械角度作为修正机械角度。

可选的，根据修正机械角度，校准转轴的转动角度。

在本发明实施例中，控制器可以存储有预设转动角度，该预设转动角度可以是遥控设备响应用户的操作向控制器发送的。控制器可以根据修正机械角度，即电机实际所转动过的角度，与预设转动角度，校准电机转轴的转动角度，以使电机实际转动过的角度与预设的转动角度相同。

综上所述，本发明实施例所提供的一种电机校准方法，确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度，并根据预设角度修正表，对该测量角度进行修正，得到修正机械角度，修正机械角度相对于测量机械角度，更能准确的表示电机所旋转过的机械角度，使得控制器可以准确可靠的获取电机所旋转过的机械角度。提高了检测的测量角度的准确性，便于精确控制电机转动，使得吊舱的航向定位更加准确。

经过实验测试，采用本发明实施例提供的电机校准方法，可以使得检测的电机的转动的机械角误差控制0.5度之内。

图6为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图6所示，上述S401中，确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度的过程，可以包括：

S501、获取多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数。

需要说明的是，S501的过程与S201的过程类似，此处不再一一赘述。

当然，S501的过程也可以包括S301至S302的过程。

S502、根据多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数，获取测量机械角度。

需要说明的是，S502的过程与S202的过程类似，此处不再一一赘述。

图7为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图7所示，该方法还包括：

S601、若预设角度修正表中不存在测量机械角度对应的修正机械角度，则控制器确定预设角度修正表中，测量机械角度相邻的两个测量机械角度对应的修正机械角度。

在一些实施方式中，若预设角度修正表中不存在测量机械角度对应的修正机械角度，控制器可以将该测量机械角度，与预设角度修正表中的测量机械角度进行大小比较，以确定与该测量机械角度值最接近的相邻的两个测量机械角度。

S602、根据相邻的两个测量机械角度对应的修正机械角度，确定测量机械角度对应的修正机械角度。

其中，控制器可以根据预设公式计算测量机械角度对应的修正机械角度。

在一种可能的实施方式中，测量机械角度

对应的修正机械角度

其中，

为与测量机械角度

相邻的两个测量机械角度，

相邻的两个测量机械角度

所对应的校准机械角度。

在本方发明实施例中，在预设角度修正表中，查找不到修正机械角度时，可以采用上述算法计算，从而确定修正机械角度，可以精确控制电机以及吊舱的转动角度，使得吊舱的航向定位更加准确。

可选的，上述S103，可以包括：控制器接收预设转动角度；控制器根据修正机械角度、预设转动角度，确定电机控制信号，并根据控制信号控制电机转动。

在一种可能的实施方式中，用户可以通过遥控设备设置电机或者吊舱的转动角度，遥控设备可以向控制器发送该预设转动角度，控制器可以接收该预设转动角度，并根据修正机械角度、预设转动角度，调整电机的脉冲宽度调制PWM信号，通过PWM信号控制电机转动，使得电机转动的角度与预设转动角度相同。

需要说明的是，控制器依据接收到的用户设定的转动角度，以及修正机械角度，控制电机的转动角度，使得电机以及吊舱的转动角度更贴合用户设定的转动角度，使得吊舱的航向定位更加准确。

图8为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图，如图8所示，该装置可以包括：

确定模块701，用于确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度；

修正模块702，用于依据预设角度修正表，对测量机械角度进行修正，得到修正机械角度，预设角度修正表是采用上述图2至图4的方法得到的。

可选的，所述确定模块701，具体用于获取所述多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数；根据所述多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数，获取所述测量机械角度。

可选的，所述多个霍尔传感器包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述第一霍尔传感器用于检测所述转轴的磁场方向的电动势，所述第二霍尔传感器用于检测垂直所述磁场方向的电动势。

可选的，如图9所示，该装置还包括：

第一确定模块703，用于若所述预设角度修正表中不存在与所述测量机械角度对应的所述修正机械角度，则所述控制器确定所述预设角度修正表中，与所述测量机械角度相邻的两个修正机械角度所对应的修正机械角度；

计算模块704，用于根据所述相邻的两个测量机械角度对应的修正机械角度，确定所述测量机械角度对应的修正机械角度。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图10为本发明一实施例提供的控制器的结构示意图，如图10所示，该控制器包括：处理器1001、存储器1002。

存储器1002用于存储程序，处理器1001调用存储器1002存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述图2至图7所述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (16)

1.一种基于实时动态RTK的电机校准系统，其特征在于，所述电机校准系统包括：控制器、电机、载波相位差分技术RTK测量组件以及转台；

所述电机位于所述转台的下方，所述RTK测量组件安装固定于所述转台的上表面，所述RTK测量组件与所述电机均沿所述转台的转轴共轴线安装；所述电机设有多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器跟随所述电机转动，其均布轴线与所述转轴的轴线共线；

所述多个霍尔传感器和所述RTK测量组件用于同时对所述电机的至少一个第一机械角度进行监测；

所述控制器用于获取所述多个霍尔传感器和所述RTK测量组件反馈的测量数据，并生成角度修正表，所述角度修正表用于对所述多个霍尔传感器监测的所述电机的第一机械角度进行校准。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RTK测量组件包括：RTK测量仪以及两个天线；所述RTK测量仪与每个所述天线连接；

所述RTK测量组件检测的机械角度为：所述RTK测量仪根据两个所述天线接收的无线信号确定的方位角。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述RTK测量组件还包括：连杆、支撑杆；所述连杆位于所述RTK测量仪的上方，所述连杆通过所述支撑杆安装在所述转台上，所述连杆的中心位于所述转轴的轴线上；

两个所述天线分别位于所述连杆的两端。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述霍尔传感器的数目为两个，两个所述霍尔传感器所在圆弧的圆心角为预设机械角度，所述预设机械角度是根据两个所述霍尔传感器的电角度差确定的。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机校准系统还包括：驱动电路板，所述驱动电路板与所述电机同轴连接，所述多个霍尔传感器设置于所述驱动电路板上，所述驱动电路板上的驱动电路用于驱动所述电机。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机和所述控制器设置于吊舱内，所述电机的转轴与所述吊舱的航向盘同轴连接。

7.一种电机校准方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-6中任一电机校准系统，所述方法包括：

控制吊舱的镜头朝向所述转台的某一位置；

控制所述转台以预设速度旋转；

获取所述多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的第一机械角度；

获取所述RTK测量组件采集的所述至少一个采样点的第二机械角度；

根据所述至少一个采样点的第一机械角度以及第二机械角度，生成角度修正表，所述角度修正表存储有：第一机械角度与第二机械角度的对应关系。

8.权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的第一机械角度，包括：

获取所述多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数；

根据所述多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数，获取所述第一机械角度；

获取所述归一化参数的过程，包括：

获取所述电机旋转至少一个机械角周期内，每个所述霍尔传感器采集到的最大电动势和最小电动势；

计算一所述霍尔传感器采集的转子磁场方向的最大电动势和最小电动势的一差值；

计算另一所述霍尔传感器采集的垂直于转子磁场方向的最大电动势和最小电动势的另一差值；

将所述一差值和所述另一差值的比值，作为所述归一化参数。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，多个所述霍尔传感器包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述第一霍尔传感器用于检测所述转轴的磁场方向的电动势，所述第二霍尔传感器用于检测垂直所述磁场方向的电动势。

10.一种电机校准方法，其特征在于，所述方法包括：

确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度；

所述控制器依据预设角度修正表，对所述测量机械角度进行修正，得到修正机械角度，所述预设角度修正表是采用上述权利要求7-9中任一项所述的方法或上述权利要求1-6中任一项所述的系统得到的。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定多个所述霍尔传感器检测的电机的测量机械角度，包括：

获取所述多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数；

根据所述多个霍尔传感器采集的电动势参数和归一化参数，获取所述测量机械角度；

获取所述归一化参数的过程，包括：

获取电机旋转至少一个机械角周期内，每个所述霍尔传感器采集到的最大电动势和最小电动势；

计算一所述霍尔传感器采集的转子磁场方向的最大电动势和最小电动势的一差值；

计算另一所述霍尔传感器采集的垂直于转子磁场方向的最大电动势和最小电动势的另一差值；

将所述一差值和所述另一差值的比值，作为所述归一化参数。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述多个霍尔传感器包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述第一霍尔传感器用于检测所述转轴的磁场方向的电动势，所述第二霍尔传感器用于检测垂直所述磁场方向的电动势。

13.如权利要求10-12中任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述预设角度修正表中不存在与所述测量机械角度对应的所述修正机械角度，则所述控制器确定所述预设角度修正表中，与所述测量机械角度相邻的两个修正机械角度所对应的修正机械角度；

根据所述相邻的两个测量机械角度对应的修正机械角度，确定所述测量机械角度对应的修正机械角度。

14.一种电机校准装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用于确定多个霍尔传感器检测的电机的测量机械角度；

修正模块，用于依据预设角度修正表，对所述测量机械角度进行修正，得到修正机械角度，所述预设角度修正表是采用上述权利要求7-9中任一项所述的方法或上述权利要求1-6中任一项所述的系统得到的。

15.一种控制器，其特征在于，包括存储器、处理器，所述处理器执行计算机程序时实现上述权利要求7至13任一项所述方法的步骤，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，和预设角度修正表。

16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7至13中任一项所述方法的步骤。

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