CN203758522U - 一种无人机姿态传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无人机姿态传感器。它包括一底座，一空心杯电机和磁敏角度传感器同轴固连于底座上部，空心杯电机的输出轴通过联轴器与磁敏角度传感器的主轴相连，一竖直设置的摆臂的上端与联轴器底部固连，下端与重锤固连，在摆臂下端固连有一压电陀螺仪，空心杯电机、磁敏角度传感器和压电陀螺仪分别通过导线与控制装置相连。本实用新型结构设计合理，体积小，重量轻，无人机发动机的震动对测量结果的影响小，测量误差小，精度高，可以为稳定平台提供高精度的修正参数，用以提高航测精度和航测效率。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种无人机姿态传感器。
背景技术：
随着无人机技术的发展，无人机航测技术得到了广泛的应用。在航测过程中，由于风力、风向等因素的影响，无人机的姿态会产生变化。如果将航测照相机固定于无人机机体上，获取的航测影像会随着无人机的姿态变化而产生相对地面的入射角变化，单航带上的连续航测影像左右参差不齐，航向重叠率也难于保证，致使航测后期处理精度大幅下降（航测影像规范是航向重叠应在60%），航测效率大幅降低。
为了改善航测照相机对地平面的稳定性，无人机上需要加装航测照相机的稳定平台，当无人机姿态发生变化时，稳定平台实时带动航测照相机产生反方向运动，保证航测照相机镜头的光学主轴垂直于地平面。
稳定平台运动的基准是要精确测量无人机的姿态变化。无人机上都装有自动驾驶仪，用于控制无人机飞行。小型无人机的自动驾驶仪也能够测量飞机的实时姿态，它是由陀螺仪、加速度计和GPS组合形成的测姿系统，算法一般为卡尔曼滤波算法。无人机发动机的震动及飞行加速度对无人机自动驾驶仪上的加速度计影响较大，即使采用了滤波方式，无人机姿态测量精度也不高，致使稳定平台修正依据精度下降，修正精度下降。
实用新型内容：
本实用新型提供了一种无人机姿态传感器，它结构设计合理，体积小，重量轻，无人机发动机的震动对测量结果的影响小，测量误差小，精度高，可以为稳定平台提供高精度的修正参数，用以提高航测精度和航测效率，解决了现有技术中存在的问题。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：它包括一底座，一空心杯电机和磁敏角度传感器同轴固连于底座上部，空心杯电机的输出轴通过联轴器与磁敏角度传感器的主轴相连，一竖直设置的摆臂的上端与联轴器底部固连，下端与重锤固连，在摆臂下端固连有一压电陀螺仪，空心杯电机、磁敏角度传感器和压电陀螺仪分别通过导线与控制装置相连。
本实用新型采用上述方案，结构设计合理，体积小，重量轻，由于无人机发动机的震动对陀螺仪影响极小，陀螺温漂也很小，因此测量误差小，测量精度高，可以为稳定平台提供高精度的修正参数，使航测照相机镜头的光学主轴实时垂直于地面，用以提高航测精度和航测效率。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1、底座，2、空心杯电机，3、磁敏角度传感器，4、联轴器，5、摆臂，6、重锤，7、压电陀螺仪，8、控制装置。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
如图1中所示，本实用新型包括一底座1，一空心杯电机2和磁敏角度传感器3同轴固连于底座1上部，空心杯电机2的输出轴通过联轴器4与磁敏角度传感器3的主轴相连，一竖直设置的摆臂5的上端与联轴器4底部固连，下端与重锤6固连，在摆臂5下端固连有一压电陀螺仪7，空心杯电机2、磁敏角度传感器3和压电陀螺仪7分别通过导线与控制装置8相连。
使用时，将本实用新型固定在无人机的纵向轴线上，当无人机处于静态时，重锤6由于重力的作用，始终垂直于地面，此时压电陀螺仪7没有测到加速度，输出为中立值（2.5v），这个中立值电压通过导线输出到控制装置8，由控制装置8通过导线输出到空心杯电机2的电压为0v，使重锤6未受到偏转力矩，始终垂直于地面，此时磁敏角度传感器3的输出值为0°；当无人机产生俯仰动作时，由于重力的作用，重锤6会垂直于地面，此时磁敏角度传感器3测量的角度为飞机的俯仰角度。在无人机产生俯仰动作的时候，由于惯性和加速度的影响，重锤6通过摆臂5带动联轴器4正转或反转，联轴器4带动空心杯电机2的输出轴和磁敏角度传感器3的主轴正转或反转，转动加速度与飞机加速度的大小有关，方向相反，此时压电陀螺仪7能够测量出重锤6的相对于垂直方向的旋转加速度，它输出的电压值偏离中立值，将此电压值通过导线输出到控制装置8，由控制装置8通过导线给空心杯电机2输出不同方向及大小的相应电压，以控制空心杯电机2动作产生反向力矩，瞬间抑制重锤6的旋转，使重锤6始终垂直于地面，此时，通过磁敏角度传感器3可以测量无人机的俯仰角度。在获取到无人机的姿态后，控制装置8将姿态信息输出给稳定平台，用于实时控制航测照相机镜头的光学主轴垂直于地面，用以提高航测精度和航测效率。
如需测量无人机横滚姿态，只需将本实用新型转动90°安装于机身即可；如需同时测量无人机俯仰与横滚姿态，需要将两个本实用新型姿态传感器相互正交安装于无人机机身上即可。
本实用新型结构设计合理，体积小，重量轻，由于无人机发动机的震动对测量结果的影响小，测量误差小，测量精度高，因此可以为稳定平台提供高精度的修正参数，使航测照相机镜头的光学主轴实时垂直于地面，提高了航测精度和航测效率。
上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.一种无人机姿态传感器，其特征在于：包括一底座，一空心杯电机和磁敏角度传感器同轴固连于底座上部，空心杯电机的输出轴通过联轴器与磁敏角度传感器的主轴相连，一竖直设置的摆臂的上端与联轴器底部固连，下端与重锤固连，在摆臂下端固连有一压电陀螺仪，空心杯电机、磁敏角度传感器和压电陀螺仪分别通过导线与控制装置相连。
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2014
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