应用在无人机云台的无IMU姿态调整方法和系统与流程

本发明涉及运动控制领域，具体涉及一种应用在无人机云台的无imu姿态调整方法和系统。

背景技术：

1、在目前的无人机云台控制技术中，都会在云台中增加imu(inertial measurementunit，惯性测量单元)，也就是电子增稳装置，先通过云台本身的姿态控制，再结合无人机的运动，做融合姿态控制。

2、在现有技术中，云台单独使用电子增稳装置imu，是可以达到自发的姿态调整，但是增加的imu装置加大了云台本身的成本。

3、imu的姿态解算本身需要占用很大的cpu资源，所以需要运算能力相对强的mcu来控制，造成更多的资源消耗。

4、无人机云台的运动，是和无人机的运动强相关的运动，所以，只要能和无人机的运动耦合并且同步，就能减少很多的性能和资源浪费，所以，在云台处增加单独的imu其真实利用率并不高。

5、中国发明专利zl 201611245415.0涉及飞行器领域，如图1所示，公开了一种云台增稳系统，设置在云台中，包括：机械增稳装置和电子增稳装置；机械增稳装置和电子增稳装置与同一组振动传感器电连接，该组振动传感器固定在云台中；机械增稳装置，用于根据振动传感器的输出信号，通过电子控制的机械结构控制云台进行与检测到的振动方向相反的机械运动来抵消云台的抖动，以实现机械增稳；机械增稳装置将机械增稳后的抖动残留数据输出到电子增稳装置；电子增稳装置，用于根据抖动残留数据和振动传感器的输出信号，通过对云台的摄像头拍摄的图像进行图像处理来消除图像的各种抖动，以实现两级增稳。仅仅需要将图像画面裁剪几十分之一的像素，就达到画面非常稳定的效果。

6、以上专利系统存在的设计缺点是：

7、1、没有合理利用飞机的资源，增加电子增稳硬件造成了云台部分成本过高；

8、2、cpu要控制云台还要进行电子增稳装置的计算，开销过大。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种应用在无人机云台的无imu姿态调整方法和系统，该方法适用于无人机云台的姿态控制，减少云台本身的电子增稳装置imu，只通过和无人机的交互便可以解决云台姿态控制的问题，达到降本增效的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种应用在无人机云台的无imu姿态调整方法，其包括以下步骤：

4、云台通过若干伺服电机控制姿态，各个伺服电机输出轴上设置角度编码器；

5、获取无人机姿态角的量程a，获取角度编码器对应量程a的编码器数值b，建立编码器数值b与无人机姿态角的转换关系；

6、飞行中云台与无人机建立通信，实时获取无人机姿态角的变化量，根据转换关系转换为对应编码器数值的变化量，伺服电机根据得到的编码器数值的变化量，调整云台姿态。

7、作为本发明方法进一步的方案，所述云台通过三个伺服电机控制三个相互垂直的方向上的输出轴的旋转来控制云台姿态。

8、作为本发明方法进一步的方案，所述转换关系包括数值关系和方向关系，编码器调整方向与无人机姿态角变化方向呈相反方向。

9、作为本发明方法进一步的方案，飞行前，无人机和云台都处于中位，角度编码器数值处于中位0，无人机姿态角处于中位0度。

10、一种应用在无人机云台的无imu姿态调整系统，其包括：

11、角度编码器，云台通过若干伺服电机控制姿态，各个伺服电机输出轴上设置所述角度编码器；

12、归一化模块，与无人机控制系统及所述角度编码器连接，用于获取无人机姿态角的量程a，获取角度编码器对应量程a的编码器数值b，建立编码器数值b与无人机姿态角的转换关系；

13、姿态调整模块，与所述角度编码器及所述归一化模块连接，用于实时获取飞行中无人机姿态角的变化量，根据转换关系转换为对应编码器数值的变化量，伺服电机根据得到的编码器数值的变化量，调整云台姿态。

14、由于采用上述技术方案，使得本发明具有以下有益效果：

15、1.减少了imu硬件的使用，达到了降低成本的目的；

16、2.不需要计算姿态达到了控制姿态的目的，释放了cpu负荷；

17、3.通过归一和类比的方法对编码器和飞行姿态进行了同质化处理；

18、4.通过和无人机保持空间相对位置的方式对云台姿态进行调整。

技术特征：

1.一种应用在无人机云台的无imu姿态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的应用在无人机云台的无imu姿态调整方法，其特征在于，所述云台通过三个伺服电机控制三个相互垂直的方向上的输出轴的旋转来控制云台姿态。

3.如权利要求1所述的应用在无人机云台的无imu姿态调整方法，其特征在于，所述转换关系包括数值关系和方向关系，编码器调整方向与无人机姿态角变化方向呈相反方向。

4.如权利要求1所述的应用在无人机云台的无imu姿态调整方法，其特征在于，飞行前，无人机和云台都处于中位，角度编码器数值处于中位0，无人机姿态角处于中位0度。

5.一种应用在无人机云台的无imu姿态调整系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种应用在无人机云台的无IMU姿态调整方法和系统，方法包括：云台通过若干伺服电机控制姿态，各个伺服电机输出轴上设置角度编码器；获取无人机姿态角的量程A，获取角度编码器对应量程A的编码器数值B，建立编码器数值B与无人机姿态角的转换关系；飞行中云台与无人机建立通信，实时获取无人机姿态角的变化量，根据转换关系转换为对应编码器数值的变化量，伺服电机根据得到的编码器数值的变化量，调整云台姿态。本发明应用在无人机云台的无IMU姿态调整方法和系统，取消了电子增稳装置的云台增翁，通过控制和无人机相对位置的方式来实现云台增稳，通过归一和类比的方式处理了编码器数据和姿态数据不匹配的问题。

技术研发人员：张秀松,金刚
受保护的技术使用者：上海舆芯半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15