CN111007889A - 云台电机轴旋转框架角度获取方法、装置、存储介质、电子设备及无人机 - Google Patents
云台电机轴旋转框架角度获取方法、装置、存储介质、电子设备及无人机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111007889A CN111007889A CN201911067724.7A CN201911067724A CN111007889A CN 111007889 A CN111007889 A CN 111007889A CN 201911067724 A CN201911067724 A CN 201911067724A CN 111007889 A CN111007889 A CN 111007889A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- attitude
- angle
- attitude information
- inertial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
- G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种云台电机轴旋转框架角度获取方法、获取装置、存储介质、电子设备及无人机，其包括：S1、在电机定子端安装第一惯性姿态信息获取单元，以及在电机转子端安装第二惯性姿态信息获取单元；S2、根据姿态解算算法分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2；以及S3、根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|。本发明在电机定子端与转子端上分别安装IMU传感器进行算法运算即可获取电机旋转轴框架角，无需在电机旋转轴上安装角度测量传感器，以此满足云台小型化需求。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体为一种云台电机轴旋转框架角度获取方法、获取装置、存储介质、电子设备及无人机。
背景技术
无人机云台稳定回路控制过程中，需要使用电机轴旋转框架角度实现陀螺速率解耦，特别是无刷直流电机控制需要用到电机轴框架角度进行矢量控制，如图1所示，所述电机旋转轴框架角度θ为电机旋转轴100转动后，电机转子与定子形成的角度。目前市场上电机轴旋转框架角度获取方法主要是通过在电机轴上安装角度测量传感器(包括电位器、磁编码器、光电编码器、旋转变压器等相关角度传感器)直接获取。在电机轴上安装角度测量传感器会占用旋转轴向的空间体积，不便于云台实现小型化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种云台电机轴旋转框架角度获取方法、获取装置、存储介质、电子设备及无人机，其在电机定子端与转子端上分别安装惯性姿态信息获取单元进行算法运算即可获取电机旋转轴框架角，无需在电机旋转轴上安装角度测量传感器，以此满足云台小型化需求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，提供了一种云台电机轴旋转框架角度获取方法，其包括如下步骤：
S1、在电机定子端安装用于获取电机定子端惯性姿态信息的第一惯性姿态信息获取单元，以及在电机转子端安装用于获取电机转子端惯性姿态信息的第二惯性姿态信息获取单元；
S2、根据姿态解算算法分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2；
以及S3、根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，按照公式(1)计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|，以此获得云台电机轴旋转框架角度；
|θ|＝|θ2-θ1| (1)。
优选的，所述第一惯性姿态信息获取单元和/或第二惯性姿态信息获取单元为IMU传感器。
优选的，所述姿态解算算法包括Mahony姿态解算、互补滤波姿态解算、卡尔曼滤波姿态解算、扩展卡尔曼滤波姿态解算中的一种或几种。
优选的，所述沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度与第二姿态角度中的一项或两项包括：沿电机旋转轴径向方向360°旋转的所有姿态角度。
优选的，所述沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度与第二姿态角度中的一项或两项包括：经过坐标转换、沿电机旋转轴径向方向平行的姿态角分量。
另一方面，还提供一种实现上述云台电机轴旋转框架角度获取方法的云台电机轴旋转框架角度获取装置，其包括：
第一惯性姿态信息获取单元，其安装在电机定子端，用于获取电机定子端惯性姿态信息；
第二惯性姿态信息获取单元，其安装在电机转子端，用于获取电机转子端惯性姿态信息；
外设接口，其与所述第一惯性姿态信息获取单元以及第二惯性姿态信息获取单元电性连接；
以及解算单元，其通过所述外设接口获取电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息，并根据电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，以及根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，按照公式(1)计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|。
另一方面，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，且所述计算机程序被执行时实现上述云台电机轴旋转框架角度获取方法。
另一方面，还提供一种电子设备，其包括存储介质、处理器及存储在该可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述云台电机轴旋转框架角度获取方法。
另一方面，还提供一种无人机，其包括上述云台电机轴旋转框架角度获取装置，或，上述存储介质，或，上述电子设备。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明在电机定子端与转子端上分别安装惯性姿态信息获取单元进行算法运算即可获取电机旋转轴框架角，无需在电机旋转轴上安装角度测量传感器，以此解决占用电机旋转轴轴向空间体积的问题，且可满足云台小型化需求。
附图说明
图1为本发明中电机旋转轴框架角度θ的示意图；
图2为本发明实施例一中云台电机轴旋转框架角度获取方法的步骤图；
图3为本发明实施例一中云台电机轴旋转框架角度获取方法的流程图；
图4为本发明实施例一中第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2的示意图；
图5为本发明实施例一中获得沿电机旋转轴径向方向平行的姿态角分量的示意图；
图6a为本发明实施例二中第一惯性姿态信息获取单元、第二惯性姿态信息获取单元的安装示意图；
图6b为本发明实施例二中云台电机轴旋转框架角度获取装置的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图2-3所示，本发明中的云台电机轴旋转框架角度获取方法包括如下步骤：
S1、在电机定子端安装用于获取电机定子端惯性姿态信息的第一惯性姿态信息获取单元，以及在电机转子端安装用于获取电机转子端惯性姿态信息的第二惯性姿态信息获取单元；其中，所述电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息均包括陀螺数据以及加速度计数据等，且所述第一惯性姿态信息获取单元和/或第二惯性姿态信息获取单元为IMU(Inertial Measurement Unit)传感器；
S2、根据姿态解算算法、电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2(如图4所示)；其中，所述姿态解算算法包括Mahony姿态解算、互补滤波姿态解算、卡尔曼滤波姿态解算、扩展卡尔曼滤波姿态解算等相关姿态解算算法中的一种或几种；所述沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2中的一项或两项包括：绕电机旋转轴径向方向360°旋转的所有姿态角度，如与电机旋转轴径向方向平行的姿态角度，和/或，经过坐标转换、沿电机旋转轴径向方向平行的姿态角分量，例如，如图5所示，以大地为姿态角坐标系，当电机旋转轴与地面夹角为α角度时，需要将第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2转换到与电机旋转轴径向方向平行的姿态角度，以获得沿电机旋转轴径向方向平行的姿态角分量；
以及S3、根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，按照公式(1)计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|，以此获得云台电机轴旋转框架角度；其中，所述电机轴旋转框架角度的角度符号根据具体坐标定义决定角度正负，例如令姿态角度竖直向下指向地心为零位，零位两端角度左正右负，当θ1＝-10°，θ2＝-50°时，θ＝-40°；
|θ|＝|θ2-θ1| (1)。
实施例二：
本实施例提供了一种实现实施例一所述云台电机轴旋转框架角度获取方法的云台电机轴旋转框架角度获取装置，如图6a-6b所示，其包括：
第一惯性姿态信息获取单元1，其安装在电机定子端100，用于获取电机定子端惯性姿态信息；
第二惯性姿态信息获取单元2，其安装在电机转子端200，用于获取电机转子端惯性姿态信息；
外设接口3，其与所述第一惯性姿态信息获取单元1以及第二惯性姿态信息获取单元2电性连接，以实现数据的传输或交互；
以及解算单元4，其与所述外设接口3连接，且通过所述外设接口3获取电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息，并根据电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，以及根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，按照公式(1)计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|。
实施例三：
本实施例提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述实施例一所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法。
实施例四：
本实施例提供了一种电子设备，其包括实施例三所述的可读存储介质、处理器及存储在该可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例一所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法。
实施例五：
本实施例提供了一种无人机，其包括实施例二中的云台电机轴旋转框架角度获取装置，或，实施例三中的可读存储介质，或实施例四所述的电子设备。
综上所述，本发明在电机定子端与转子端上的富余空间处分别安装一惯性姿态信息获取单元，并根据获取的惯性姿态信息进行算法运算，以获取电机旋转轴框架角，由此无需像现有技术一样在电机旋转轴上安装传统角度传感器，以此解决占用电机轴向空间的问题，同时可满足云台小型化需求。
需要说明的是，上述实施例一至五中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本发明的保护范围。在本文中，诸如术语“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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种云台电机轴旋转框架角度获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在电机定子端安装用于获取电机定子端惯性姿态信息的第一惯性姿态信息获取单元，以及在电机转子端安装用于获取电机转子端惯性姿态信息的第二惯性姿态信息获取单元；
S2、根据姿态解算算法分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2；
以及S3、根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，按照公式(1)计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|，以此获得云台电机轴旋转框架角度；
|θ|＝|θ2-θ1| (1)。
2.如权利要求1所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法，其特征在于，所述第一惯性姿态信息获取单元和/或第二惯性姿态信息获取单元为IMU传感器。
3.如权利要求1所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法，其特征在于，所述姿态解算算法包括Mahony姿态解算、互补滤波姿态解算、卡尔曼滤波姿态解算、扩展卡尔曼滤波姿态解算中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法，其特征在于，所述沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度与第二姿态角度中的一项或两项包括：沿电机旋转轴径向方向360°旋转的所有姿态角度。
5.如权利要求1所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法，其特征在于，所述沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度与第二姿态角度中的一项或两项包括：经过坐标转换、沿电机旋转轴径向方向平行的姿态角分量。
6.一种实现权利要求1-5任一项所述云台电机轴旋转框架角度获取方法的云台电机轴旋转框架角度获取装置，其特征在于，包括：
第一惯性姿态信息获取单元，其安装在电机定子端，用于获取电机定子端惯性姿态信息；
第二惯性姿态信息获取单元，其安装在电机转子端，用于获取电机转子端惯性姿态信息；
外设接口，其与所述第一惯性姿态信息获取单元以及第二惯性姿态信息获取单元电性连接；
以及解算单元，其通过所述外设接口获取电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息，并根据电机定子端惯性姿态信息和电机转子端惯性姿态信息分别对应解算出第一惯性姿态信息获取单元与第二惯性姿态信息获取单元沿电机旋转轴径向方向的第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，以及根据所述第一姿态角度θ1与第二姿态角度θ2，按照公式(1)计算电机轴旋转框架角度绝对值|θ|。
7.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现上述权利要求1-5任一项所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法。
8.一种电子设备，其包括存储介质、处理器及存储在该可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-5任一项所述的云台电机轴旋转框架角度获取方法。
9.一种无人机，其特征在于，包括权利要求6所述的云台电机轴旋转框架角度获取装置，或，权利要求7所述的存储介质，或，权利要求8所述的电子设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911067724.7A CN111007889A (zh) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 云台电机轴旋转框架角度获取方法、装置、存储介质、电子设备及无人机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911067724.7A CN111007889A (zh) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 云台电机轴旋转框架角度获取方法、装置、存储介质、电子设备及无人机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111007889A true CN111007889A (zh) | 2020-04-14 |
Family
ID=70111751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911067724.7A Pending CN111007889A (zh) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 云台电机轴旋转框架角度获取方法、装置、存储介质、电子设备及无人机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111007889A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113741549A (zh) * | 2021-11-04 | 2021-12-03 | 普宙科技(深圳)有限公司 | 一种多旋翼无人机控制量分配方法 |
| WO2022040883A1 (zh) * | 2020-08-24 | 2022-03-03 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台控制方法、云台控制装置、云台和存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106953553A (zh) * | 2017-03-12 | 2017-07-14 | 纳恩博（北京）科技有限公司 | 一种云台、及云台电机的控制方法和装置 |
| CN108700897A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-10-23 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 机械角度检测方法、云台及机器可读存储介质 |
| CN108762324A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-06 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 云台电机角度和角速度估算方法、装置、云台及飞行器 |
| WO2019119896A1 (zh) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 一种检测电机转子位置的方法、装置、电子设备及无人飞行器 |
-
2019
- 2019-11-04 CN CN201911067724.7A patent/CN111007889A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106953553A (zh) * | 2017-03-12 | 2017-07-14 | 纳恩博（北京）科技有限公司 | 一种云台、及云台电机的控制方法和装置 |
| CN108700897A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-10-23 | 深圳市大疆灵眸科技有限公司 | 机械角度检测方法、云台及机器可读存储介质 |
| WO2019119896A1 (zh) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 一种检测电机转子位置的方法、装置、电子设备及无人飞行器 |
| CN108762324A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-06 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 云台电机角度和角速度估算方法、装置、云台及飞行器 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022040883A1 (zh) * | 2020-08-24 | 2022-03-03 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台控制方法、云台控制装置、云台和存储介质 |
| CN113741549A (zh) * | 2021-11-04 | 2021-12-03 | 普宙科技(深圳)有限公司 | 一种多旋翼无人机控制量分配方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11057567B2 (en) | Anti-shake method and apparatus for panoramic video, and portable terminal | |
| CN110057352B (zh) | 一种相机姿态角确定方法及装置 | |
| WO2019223270A1 (zh) | 云台电机角度和角速度估算方法、装置、云台及飞行器 | |
| CN106959110B (zh) | 一种云台姿态检测方法及装置 | |
| CN109000612B (zh) | 设备的角度估算方法、装置、摄像组件及飞行器 | |
| JP6228669B2 (ja) | モータ、モータを用いたジンバル、及びジンバルを用いた撮影装置 | |
| CN108592950B (zh) | 一种单目相机和惯性测量单元相对安装角标定方法 | |
| CN110717861B (zh) | 图像拼接方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质 | |
| CN111007889A (zh) | 云台电机轴旋转框架角度获取方法、装置、存储介质、电子设备及无人机 | |
| CN106814753B (zh) | 一种目标位置矫正方法、装置及系统 | |
| WO2018120059A1 (zh) | 用于云台的控制方法、控制系统、云台和无人飞行器 | |
| CN111551174A (zh) | 基于多传感器惯性导航系统的高动态车辆姿态计算方法及系统 | |
| CN110081878B (zh) | 一种多旋翼无人机的姿态及位置确定方法 | |
| CN108700249B (zh) | 控制云台的方法、云台、控制系统和可移动设备 | |
| CN109073424B (zh) | 旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机 | |
| CN105116926A (zh) | 云台控制方法和装置 | |
| CN106767806B (zh) | 一种用于混合式惯性导航系统的物理平台 | |
| WO2020103049A1 (zh) | 旋转微波雷达的地形预测方法、装置、系统和无人机 | |
| CN112964240B (zh) | 一种连续寻北装置、方法、电子设备及存储介质 | |
| CN106370178B (zh) | 移动终端设备的姿态测量方法及装置 | |
| CN107402022B (zh) | 一种稳定云台的加速度计校准方法及装置 | |
| TW201711011A (zh) | 定位定向資料分析之系統及其方法 | |
| CN115435817B (zh) | Mems惯导安装误差的标定方法、存储介质和控制计算机 | |
| CN108253928B (zh) | 姿态角度获取方法、装置及可移动设备 | |
| CN112154480B (zh) | 可移动平台的定位方法、装置、可移动平台及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200414 |