載體姿態(tài)檢測方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及載體姿態(tài)領(lǐng)域，特別是一種載體姿態(tài)檢測方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，基于加速度傳感器、陀螺儀傳感器的載體姿態(tài)的應用越來越廣泛，比如用于航模四軸飛行器、手持電子穩(wěn)定器、漂移賽車、手機平板電腦、以及空中鼠標等等。
[0003]加速度傳感器主要是用來測量其所受到的加速度，然而，在動態(tài)測量時，因存在不感測的合外力，因此測量的加速度不夠準確。陀螺儀傳感器主要是用來測量繞各個軸轉(zhuǎn)動的瞬時旋轉(zhuǎn)角速度，而在靜態(tài)測量時，因存在零點漂移，因此測量的瞬時旋轉(zhuǎn)角速度不夠準確。
[0004]通常情況下，傳感器位于載體中心位置的檢查裝置，如圖1所示，加速度傳感器、陀螺儀傳感器安裝在靠近載體中心位置且載體平臺繞自身旋轉(zhuǎn)的速度很小，所以在以載體為中心進行旋轉(zhuǎn)時，傳感器受到的旋轉(zhuǎn)切向加速度(即Y軸方向的加速度)和向心加速度(即X軸方向的加速度)受到干擾很小，對姿態(tài)感測的影響可以忽略。但是隨著載體姿態(tài)的廣泛應用，需要將傳感器放置在載體非中心位置，如圖2所示，且載體平臺會以隨機的角速度旋轉(zhuǎn)，載體的旋轉(zhuǎn)角速度不變時，傳感器位置離載體中心越遠，受到切向力(即Y軸方向的外力)和向心力(即X軸方向的外力)就越大，在這些外力作用下產(chǎn)生較大的載體加速度，使得傳感器計算出載體上的姿態(tài)出現(xiàn)較大的偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的傳感器檢測載體姿態(tài)不夠準確的問題，本發(fā)明提供一種載體姿態(tài)檢測方法及其系統(tǒng)，能夠提高檢測載體姿態(tài)的準確度。
[0006]本發(fā)明實施例提供一種載體姿態(tài)檢測方法，包括:
[0007]獲取測量平臺的重力加速度測量值，所述測量平臺安裝在載體中，且測量平臺的一測量軸指向載體中心點，另一測量軸垂直于載體；
[0008]獲取測量平臺的瞬時角速度測量值，根據(jù)瞬時角速度測量值得出測量平臺的除重力加速度之外的外力加速度；
[0009]將所述重力加速度測量值與所述外力加速度進行矢量減運算，得出載體的實際重力加速度；
[0010]根據(jù)所述瞬時角速度測量值得出載體的角度變化，根據(jù)所述角度變化和實際重力加速度計算載體姿態(tài)信息。
[0011]本發(fā)明另一實施例提供一種載體姿態(tài)檢測系統(tǒng)，包括:
[0012]第一獲取模塊，用于獲取測量平臺的重力加速度測量值，所述測量平臺安裝在載體中，且測量平臺的一測量軸指向載體中心點，另一測量軸垂直于載體；
[0013]第二獲取模塊，用于獲取測量平臺的瞬時角速度測量值，根據(jù)瞬時角速度測量值得出測量平臺的除重力加速度之外的外力加速度；
[0014]矢量計算模塊，用于將所述重力加速度測量值與所述外力加速度進行矢量減運算，得出載體的實際重力加速度；
[0015]姿態(tài)計算模塊，用于根據(jù)所述瞬時角速度測量值得出載體的角度變化，根據(jù)所述角度變化和實際重力加速度計算載體姿態(tài)信息。
[0016]從上述本發(fā)明的載體姿態(tài)檢測方法及其系統(tǒng)的實施例可知，通過獲取測量平臺的重力加速度測量值以及瞬時角速度測量值，根據(jù)所述瞬時角速度測量值得出測量平臺的除重力加速度之外的外力加速度，將所述重力加速度測量值與所述外力加速度進行矢量減運算，得出載體的實際重力加速度，根據(jù)所述瞬時角速度測量值得出載體的角度變化，根據(jù)所述角度變化和實際重力加速度計算載體姿態(tài)信息。因此，得到的實際重力加速度排除了外力加速度的干擾，得到較準確的載體姿態(tài)信息，從而提高檢測載體姿態(tài)的準確度。
【附圖說明】
[0017]圖1為傳感器位于載體中心位置的載體姿態(tài)檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為傳感器位于非載體中心位置的載體姿態(tài)檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為一個實施例的載體姿態(tài)檢測方法的流程示意圖；
[0020]圖4為另一個實施例的載體姿態(tài)檢測方法的流程示意圖；
[0021]圖5為一個實施例的載體姿態(tài)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0023]請參閱圖3中一個實施例的載體姿態(tài)檢測方法的流程示意圖，主要包括步驟S302至步驟S308，詳細說明如下:
[0024]S302，獲取測量平臺的重力加速度測量值，所述測量平臺安裝在載體中，且測量平臺的一測量軸指向載體中心點，另一測量軸垂直于載體；
[0025]本步驟中，所述測量平臺包括三軸加速度傳感器以及三軸陀螺儀傳感器。其中，三軸加速度傳感器主要用于測量載體的三維加速度，三軸陀螺儀傳感器主要用于測量載體的三維角速度。
[0026]所述獲取測量平臺的重力加速度測量值，可通過三軸加速度傳感器直接獲取測量平臺加速度的重力加速度分量；所述測量平臺安裝在載體中，且測量平臺的一測量軸指向載體中心點，即該測量軸與載體運動的半徑重合，從而保證該測量軸的加速度矢量運算更加準確；測量平臺的另一測量軸垂直于載體，使得后續(xù)步驟中根據(jù)該測量軸的瞬時角速度，更容易得到載體的瞬時旋轉(zhuǎn)速度。
[0027]因此，該步驟保證了載體姿態(tài)檢測過程中數(shù)據(jù)獲取的準確度和效率。
[0028]S304，獲取測量平臺的瞬時角速度測量值，根據(jù)瞬時角速度測量值得出測量平臺的除重力加速度之外的外力加速度；
[0029]所述獲取測量平臺的瞬時角速度測量值，可通過三軸陀螺儀傳感器直接獲取測量平臺的瞬時角速度測量值；通過三軸加速度傳感器獲得測量平臺的三維加速度分量，包括重力加速度、向心加速度以及切向加速度，由于測量平臺安裝于載體中，測量平臺跟隨載體的運動而運動，此時三軸加速度傳感器的向心加速度分量以及切向加速度分量受到載體運動的影響，而測量的向心加速度測量值等于測量平臺的向心加速度與運動載體中測量平臺位置處的向心加速度的矢量和，測量的切向加速度測量值等于測量平臺的切向加速度與運動載體中測量平臺位置處的切向加速度的矢量和，而三軸加速度傳感器的重力加速度分量不受載體運動的影響。因此，所述外力加速度為載體中測量平臺位置處的向心加速度與切向加速度的矢量和。
[0030]請參閱圖4中另一個實施例的載體姿態(tài)檢測方法的流程示意圖。
[0031]進步一地，所述根據(jù)瞬時角速度測量值得出測量平臺的除重力加速度之外的外力加速度，包括:
[0032]S402，根據(jù)所述測量平臺某測量軸的瞬時角速度測量值得出該測量軸在設(shè)定時間內(nèi)的角速度變化量，由所述角速度變化量得出該測量軸的角加速度；
[0033]S404，獲取所述測量平臺與載體中心點的距離，根據(jù)所述距離以及所述角加速度得出當前該測量軸的旋轉(zhuǎn)加速度；
[0034]S406，根據(jù)當前各測量軸的旋轉(zhuǎn)加速度得出測量平臺的除重力加速度之外的外力加速度。
[0035]根據(jù)測量平臺某測量軸的瞬時角速度測量值得出角速度變化量，從而得到該測量軸的角加速度，根據(jù)測量平臺與載體中心點的距離、所述角加速度以及加速度計算模型得出當前該測量軸的旋轉(zhuǎn)加速度，再根據(jù)當前各測量軸的旋轉(zhuǎn)加速度得出測量平臺的外力加速度，從而得到準確的外力加速度數(shù)據(jù)，提高載體姿態(tài)檢測的準確度。
[0036]具體地，所述外力加速度可由三軸陀螺儀傳感器測量值計算得到，假設(shè)三軸陀螺儀傳感器的采樣周期為T，也即當經(jīng)過T秒時，三軸陀螺儀傳感器更新一次當前測量值，在T秒內(nèi)，可以知道當前的某測量軸的角速度變化量△ ω，進而知道當前該測量軸的角加速度coa= Δ ω/Τ，獲取三軸陀螺儀傳感器與載體中心點的距離R，根據(jù)加速度計算模型Fa =R*?a，得出當前該測量軸的旋轉(zhuǎn)加速度Fa，因此，根據(jù)當前各測量軸的旋轉(zhuǎn)加速度Fa得出測量平臺的外力加速度。
[0037]S306，將所述重力加速度測量值與所述外力加速度進行矢量減運算，得出載體的實際重力加速度；
[0038]本步驟中，將S302步驟中獲取的