[发明专利]基于惯性姿态传感器的自稳定云台

权利要求书

1.一种基于加速度计和陀螺仪传感器的自稳定云台，其特征在于：包括传感模块（1）、主控单元（2）、云台（3）、云台驱动单元（4）；所述传感模块（1）由加速度计（11）、陀螺仪（12）组成，所述传感模块（1）固定在所述云台（3）上；所述主控单元（2）通过数字I2C接口与所述加速度计（11）、所述陀螺仪（12）连接，所述主控单元（2）的PWM波形输出端口连接所述云台驱动单元（4）；所述云台驱动单元（4）由俯仰轴舵机（41）、横滚轴舵机（42）组成，所述云台（3）螺钉固定在所述俯仰轴舵机（41）和所述横滚轴舵机（42）的驱动轴上，使所述俯仰轴舵机（41）和所述横滚轴舵机（42）分别驱动所述云台（3）的俯仰运动和横滚运动。

2.根据权利要求1所述的基于加速度计和陀螺仪传感器的自稳定云台，其特征在于：所述主控单元（2）使用加权法将所述加速度计（11）的信号和所述陀螺仪（12）的信号进行融合处理，获得最优的姿态角；所述加权算法如下：

设所计算的姿态角为                                               ，其中??为俯仰角，??为横滚角，姿态角的计算公式为：

其中为使用所述加速度计（11）数据计算得到的姿态角；为使用所述陀螺仪（12）数据计算得到的姿态角；式中为加权系数；

上述使用加速度计（11）数据计算得到的姿态角中计算俯仰角??的公式为；横滚角??的计算公式为，其中、、分别为加速度计X、Y、Z轴测得的加速度值，g为重力加速度；

上述使用陀螺仪（12）数据计算得到的姿态角中计算俯仰角??的公式为；横滚角??的计算公式为，其中k=1，2，……，n；n为正整数，其中和为k时刻的俯仰角和翻滚角；、分别是绕X、Y轴的转动角速度；为采样周期；

上述加权系数的计算公式为：，其中为衰减系数，，g为重力加速度。

3.根据权利要求1所述的基于加速度计和陀螺仪传感器的自稳定云台，其特征在于：所述加速度计（11）为三轴加速度计，所述陀螺仪（12）为三轴陀螺仪。