[發(fā)明專利]姿態(tài)角度獲取方法、裝置及可移動(dòng)設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611236108.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN108253928B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宇;付家為;毛丁輝;代凌君;楊建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京遠(yuǎn)度互聯(lián)科技有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 宋南

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，具體提供了一種姿態(tài)角度獲取方法、裝置及可移動(dòng)設(shè)備。該姿態(tài)角度獲取方法包括：計(jì)算機(jī)身和鏡頭各自的對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣，進(jìn)而計(jì)算得到機(jī)身相對于鏡頭的方向余弦矩陣或鏡頭相對于機(jī)身的方向余弦矩陣，最終通過機(jī)身相對于鏡頭的方向余弦矩陣或鏡頭相對于機(jī)身的方向余弦矩陣得到機(jī)身相對于鏡頭的姿態(tài)角度。計(jì)算簡便，精確性高。可移動(dòng)設(shè)備無需在各個(gè)電機(jī)上安裝額外元件，也不需要提高電機(jī)的制作精度，減少電機(jī)占用空間的同時(shí)保證了計(jì)算的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種姿態(tài)角度獲取方法、裝置及可移動(dòng)設(shè)備。

背景技術(shù)

無人機(jī)或者手持拍照設(shè)備設(shè)有云臺，用于安裝和支撐鏡頭，鏡頭可以在云臺上沿俯仰軸、橫滾軸或者航向角轉(zhuǎn)動(dòng)以改變拍攝角度，鏡頭的轉(zhuǎn)動(dòng)一般通過調(diào)節(jié)俯仰電機(jī)、橫滾電機(jī)等的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在調(diào)節(jié)各電機(jī)的轉(zhuǎn)矩需要知道電機(jī)的電角度，電機(jī)的電角度可以通過測量轉(zhuǎn)子的數(shù)據(jù)得到，還可以通過轉(zhuǎn)換云臺與鏡頭的相對角度得到。現(xiàn)有的得到電機(jī)電角度的方式一般包括：采用磁編碼器加磁鐵測量或利用電位器/編碼器測量或者利用多個(gè)線性霍爾元件嵌入電機(jī)轉(zhuǎn)子測量等。但是，由于磁編碼器加磁鐵需要安裝在電機(jī)上，磁鐵需要與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，磁編碼器需要垂直放在磁鐵上方或側(cè)放，占用空間較大。而電位器焊接在電路板上而電機(jī)轉(zhuǎn)子軸需要穿過電位器并同步轉(zhuǎn)動(dòng)，占用空間大，有阻力影響控制效果。利用多個(gè)線性霍爾元件嵌入電機(jī)轉(zhuǎn)子測量對安裝精度和電機(jī)加工精度要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種姿態(tài)角度獲取方法、裝置及可移動(dòng)設(shè)備，通過計(jì)算機(jī)身和鏡頭各自對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣，以得到機(jī)身和鏡頭相對的姿態(tài)角度。對機(jī)身和鏡頭相對的姿態(tài)角度轉(zhuǎn)換后即可得到電機(jī)的電角度，不需要增加電機(jī)安裝和制作精度，同時(shí)減少占用空間。

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下所述：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種姿態(tài)角度獲取方法，應(yīng)用于可移動(dòng)設(shè)備，所述可移動(dòng)設(shè)備包括機(jī)身和鏡頭，所述方法包括：

計(jì)算所述機(jī)身對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣；

計(jì)算所述鏡頭對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣；

通過所述機(jī)身對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣和所述鏡頭對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣計(jì)算得到所述機(jī)身相對于所述鏡頭的方向余弦矩陣或所述鏡頭相對于所述機(jī)身的方向余弦矩陣；

通過所述機(jī)身相對于所述鏡頭的方向余弦矩陣或所述鏡頭相對于所述機(jī)身的方向余弦矩陣得到所述機(jī)身與所述鏡頭相對的姿態(tài)角度。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種姿態(tài)角度獲取裝置，應(yīng)用于可移動(dòng)設(shè)備，所述可移動(dòng)設(shè)備包括機(jī)身和鏡頭，所述姿態(tài)角度獲取裝置包括：

機(jī)身姿態(tài)信息計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述機(jī)身對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣；

鏡頭姿態(tài)信息計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述鏡頭對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣；

相對姿態(tài)信息計(jì)算模塊，用于通過所述機(jī)身對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣和所述鏡頭對地的相對姿態(tài)的方向余弦矩陣計(jì)算得到所述機(jī)身相對于鏡頭的方向余弦矩陣或所述鏡頭相對于所述機(jī)身的方向余弦矩陣；

姿態(tài)角度計(jì)算模塊，用于通過所述機(jī)身相對于所述鏡頭的方向余弦矩陣或所述鏡頭相對于所述機(jī)身的方向余弦矩陣得到所述機(jī)身與所述鏡頭相對的姿態(tài)角度。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可移動(dòng)設(shè)備，包括機(jī)身和鏡頭，所述機(jī)身和所述鏡頭均設(shè)置有慣性測量單元，所述機(jī)身的慣性測量單元用于測量所述機(jī)身的加速度和角速度；所述鏡頭的慣性測量單元用于測量所述鏡頭的加速度和角速度；所述可移動(dòng)設(shè)備還包括云臺，所述鏡頭通過所述云臺安裝在所述機(jī)身上，所述云臺包括相互連接的俯仰電機(jī)、橫滾電機(jī)和航向電機(jī)，所述可移動(dòng)設(shè)備還包括：

存儲器；