CN113280806A - 适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台和调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，包括：云台本体、处理器单元、传感器单元和外部通信单元；处理器单元、传感器单元和外部通信单元设置在云台本体上；传感器单元和外部通信单元分别与处理器单元相连。本发明还提供了一种适用于车路系统网联设备姿态调节的调节方法。本发明通过传感器单元和处理器单元的闭环控制，为网联设备实现稳定的姿态调节以及提供矫正数据。

Description

适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台和调节方法

技术领域

本发明涉及智能云台技术领域，具体地，涉及一种适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台和调节方法。

背景技术

云台是应用于光学测量仪器底部和固定支架的转向轴。云台姿态的准确性是云台设备工作中最重要的一部分。目前，云台执行上电开机后，必须重新进入标定模式，以确认初始姿态信息。这种方法虽然可以校准云台的起始姿态，但该方法的效率较低，每次开机重新进入标定模式导致开机时间长。同时，普通云台不具备执行角度监测和自校准功能。应用于车路协同的智能网联设备领域的云台，对标定参数的改变较为敏感，对传感器所获取的实时姿态信息要求较高，当前云台并不能满足该领域的需求。

经过检索，专利文献CN111240370A公开了一种云台的位置校正方法、装置、系统及存储介质，在电机带动云台运动的过程中，根据已施加于所述电机的脉冲确定所述云台当前的理论位置，并通过设置于所述云台上的位置传感器获取所述云台当前的实际位置；根据所述云台当前的理论位置和所述云台当前的实际位置，确定补偿策略；基于所述补偿策略控制所述电机的运动。该现有技术提出针对不同云台角度偏移状况确定闭环补偿策略，是通过补偿算法实现校准功能，采用电机步进计计算实际姿态信息，但忽略外部环境因素对电机计步计的影响，且对数字处理器有一定运算力要求。

因此，亟需研发设计一种能够解决普通云台每次上电后重复标定问题的智能云台。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台和调节方法，通过传感器和处理器的闭环控制，为网联设备实现稳定的姿态调节以及提供矫正数据。

根据本发明提供了一种适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，包括：云台本体、处理器单元、传感器单元和外部通信单元；处理器单元、传感器单元和外部通信单元设置在云台本体上；传感器单元和外部通信单元分别与处理器单元相连。

优选地，传感器单元用于实时采集云台本体当前姿态变化方向及大小的数据；处理器单元用于对传感器单元所采集的实时数据进行对比，以获取云台本体实时动态角度变化数据，根据角度变化数据控制云台本体恢复至起始姿态；外部通信单元用于对实时云台角度数据进行上传，使网联设备接收到当前云台本体的实时姿态数据。

优选地，还包括电机，电机控制云台本体转动。

优选地，传感器单元所采集的数据通过云台本体内部串行通信接口发送至处理器单元。

优选地，云台本体设置有标定模式和姿态调节模式。

优选地，处理器单元对传感器单元所采集的实时数据与断电前的云台本体所记忆的角度信息进行比较，判断云台本体是否经过标定模式。

优选地，处理器单元检测出云台本体未经过标定模式后，处理器单元对云台本体底部的电机进行控制，使云台本体重新进入标定模式。

优选地，处理器单元检测出云台本体进入标定模式后，云台本体通过旋转至极限位置对角度进行校准，云台本体进入姿态调节模式。

优选地，处理器单元判断当前姿态与预设姿态是否产生由接收到网联设备的姿态调节指令或环境因素引起的偏差，如果存在偏差，则再次返回进入姿态调节模式，直至偏差消除。

根据本发明提供的一种适用于车路协同网联设备姿态调节的调节方法，包括如下步骤：

步骤S1：对云台本体进行初始化；

步骤S2：读取云台本体当前角度，将采集云台本体当前角度的实时数据与断电前云台所记忆的角度信息进行比较，判断云台是否经过标定模式；

步骤S3：如果检测出云台本体未经过标定模式，云台本体重新进入标定模式；如果检测到云台本体进入标定模式后，云台本体通过旋转至极限位置对角度进行校准，云台本体进入姿态调节模式；

步骤S4：判断当前姿态与预设姿态是否产生由接收到网联设备的姿态调节指令或环境因素引起的偏差，如果存在偏差，则再次返回执行角度控制命令，直至偏差消除；

步骤S5：实时读取当前云台本体所处姿态信息，网联设备向云台本体发送角度控制命令，实时控制云台本体的转向角度；

步骤S6：云台本体开机上电后，自动检测数据是否正确及是否需要矫正，并对原始数据进行姿态角转换。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过自研标定流程判断是否已执行过标定模式，解决了普通云台每次上电后重复标定的问题。

2、本发明通过处理器单元和传感器单元协同检测目标角度和实际角度信息，实现了监测云台执行角度是否存在误差。

3、本发明通过采用处理器单元控制电机，实现了闭环矫正角度误差功能，使云台能准确到达目标角度。

4、本发明通过采用外部通信单元，实现了云台姿态数据实时同步到网联设备。

5、本发明通过智能云台提供的姿态及矫正数据，实现了网联设备在特殊环境下数据变形的纠正。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台的整体结构示意图；

图2为本发明中适用于车路协同网联设备姿态调节的调节方法的步骤流程图。

图中：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，包括：云台本体1、处理器单元101、传感器单元102、外部通信单元105和电机106；其中，处理器单元101、传感器单元102和外部通信单元105设置在云台本体1上；传感器单元102和外部通信单元105分别与处理器单元101相连。

传感器单元102用于实时采集云台本体1当前姿态变化方向及大小的数据；处理器单元101用于对传感器单元102所采集的实时数据进行对比，以获取云台本体1实时动态角度变化数据，根据角度变化数据控制云台本体1恢复至起始姿态；外部通信单元105用于对实时云台角度数据进行上传，使网联设备接收到当前云台本体1的实时姿态数据。电机106控制云台本体1转动。传感器单元102包括霍尔传感器103和振动测量组件104，其中振动测量组件104包括三轴陀螺仪传感器和三轴加速度传感器。霍尔传感器103和振动测量组件104的三轴陀螺仪和三轴加速度传感器采集当前云台本体1水平方向和垂直方向的角度变化信息。

工作原理：

传感器单元102所采集的数据通过智能云台内部串行通信接口发送至处理器单元101。处理器单元101对传感器单元102所采集的实时数据与断电前云台所记忆的角度信息进行比较，判断云台是否经过标定模式。处理器单元101检测出云台本体1未经过标定模式后，处理器单元101对云台底部的电机106进行控制，使云台本体1重新进入标定模式。处理器单元101检测到云台本体1进入标定模式后，云台本体1通过旋转至极限位置对角度进行校准，云台本体1进入姿态调节模式。处理器单元101判断当前姿态与预设姿态是否产生由接收到网联设备的姿态调节指令或环境因素引起的偏差，如果存在偏差，则再次返回进入姿态调节模式，直至偏差消除。处理器单元101将实时角度信息通过外部通信单元105发送至网联设备。用户主动发送查询命令至处理器单元101实时读取当前云台本体1所处姿态信息，网联设备通过通信模块向云台发送角度控制命令，实现实时控制功能云台转向角度。云台开机上电后，处理器单元101自动检测振动测量组件104数据是否正确及是否需要矫正，并对振动测量组件104的原始数据进行姿态角转换。

本发明还提供了一种适用于车路协同网联设备姿态调节的调节方法，包括如下步骤：

步骤S1：对云台本体进行初始化；

步骤S2：读取云台本体当前角度，将采集云台本体当前角度的实时数据与断电前云台所记忆的角度信息进行比较，判断云台是否经过标定模式；

步骤S3：如果检测出云台本体未经过标定模式，云台本体重新进入标定模式；如果检测到云台本体进入标定模式后，云台本体通过旋转至极限位置对角度进行校准，云台本体进入姿态调节模式；

步骤S4：判断当前姿态与预设姿态是否产生由接收到网联设备的姿态调节指令或环境因素引起的偏差，如果存在偏差，则再次返回执行角度控制命令，直至偏差消除；

步骤S5：实时读取当前云台本体所处姿态信息，网联设备向云台本体发送角度控制命令，实时控制云台本体的转向角度；

步骤S6：云台本体开机上电后，自动检测数据是否正确及是否需要矫正，并对原始数据进行姿态角转换。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，包括：云台本体(1)、处理器单元(101)、传感器单元(102)和外部通信单元(105)；

所述处理器单元(101)、传感器单元(102)和外部通信单元(105)设置在所述云台本体(1)上；所述传感器单元(102)和所述外部通信单元(105)分别与所述处理器单元(101)相连。

2.根据权利要求1所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述传感器单元(102)用于实时采集云台本体(1)当前姿态变化方向及大小的数据；

所述处理器单元(101)用于对所述传感器单元(102)所采集的实时数据进行对比，以获取云台本体(1)实时动态角度变化数据，根据角度变化数据控制云台本体(1)恢复至起始姿态；

所述外部通信单元(105)用于对实时云台角度数据进行上传，使网联设备接收到当前云台本体(1)的实时姿态数据。

3.根据权利要求1所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，还包括电机(106)，所述电机(106)控制所述云台本体(1)转动。

4.根据权利要求1所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述传感器单元(102)所采集的数据通过所述云台本体(1)内部串行通信接口发送至所述处理器单元(101)。

5.根据权利要求1所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述云台本体(1)设置有标定模式和姿态调节模式。

6.根据权利要求5所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述处理器单元(101)对传感器单元(102)所采集的实时数据与断电前的云台本体(1)所记忆的角度信息进行比较，判断云台本体(1)是否经过标定模式。

7.根据权利要求5所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述处理器单元(101)检测出云台本体(1)未经过标定模式后，所述处理器单元(101)对云台本体(1)底部的电机(106)进行控制，使云台本体(1)重新进入标定模式。

8.根据权利要求5所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述处理器单元(101)检测出云台本体(1)进入标定模式后，云台本体(1)通过旋转至极限位置对角度进行校准，云台本体(1)进入姿态调节模式。

9.根据权利要求5所述的适用于车路协同网联设备姿态调节的智能云台，其特征在于，所述处理器单元(101)判断当前姿态与预设姿态是否产生由接收到网联设备的姿态调节指令或环境因素引起的偏差，如果存在偏差，则再次返回进入姿态调节模式，直至偏差消除。

10.一种适用于车路协同网联设备姿态调节的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：对云台本体进行初始化；

步骤S2：读取云台本体当前角度，将采集云台本体当前角度的实时数据与断电前云台所记忆的角度信息进行比较，判断云台是否经过标定模式；

步骤S3：如果检测出云台本体未经过标定模式，云台本体重新进入标定模式；如果检测到云台本体进入标定模式后，云台本体通过旋转至极限位置对角度进行校准，云台本体进入姿态调节模式；

步骤S4：判断当前姿态与预设姿态是否产生由接收到网联设备的姿态调节指令或环境因素引起的偏差，如果存在偏差，则再次返回执行角度控制命令，直至偏差消除；

步骤S5：实时读取当前云台本体所处姿态信息，网联设备向云台本体发送角度控制命令，实时控制云台本体的转向角度；

步骤S6：云台本体开机上电后，自动检测数据是否正确及是否需要矫正，并对原始数据进行姿态角转换。

Images