[发明专利]一种控制无人机的挂载设备对地角度的装置和方法

说明书

本发明公开了一种控制无人机的挂载设备对地角度的装置和方法。该装置包括用于安装挂载设备的搭载平台、控制器、惯性测量模组和旋转驱动模组；惯性测量模组安装在挂载设备上，实时获取挂载设备的运动信息，并发送给控制器；控制器安装在搭载平台上，实时获取无人机的运动信息和惯性测量模组发送的挂载设备的运动信息，并根据两种运动信息生成驱动控制信息；搭载平台安装在旋转驱动模组上，旋转驱动模组根据所述驱动控制信息驱动搭载平台三维转动。本发明的技术方案能够根据无人机的运动状态和搭载设备的运动状态对搭载平台进行旋转控制，使安装在搭载平台上的挂载设备能够在无人机的各种运动状态下相对地面保持稳定的对地角度，辅助完成自稳控制。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种控制无人机的挂载设备对地角度的装置和方法。

背景技术

对无人机的定位而言，在空旷室外环境下，一般可以使用高精度GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)和惯性导航方式获取稳定、高精度的位置和速度信号；而对于室内或者室外有高物遮挡情况下，GPS信号较弱，不能利用GPS进行定位，通常利用如对地的红外、超声波、雷达或者光流作为辅助传感器被组合引入到无人机系统，无人机系统通过采样获得对地高度、速度信息与无人机本身的惯性传感器进行数据融合，获取较为精确的室内三维空间定位。

目前，室内定位方案无论是采用哪种组合定位方案，所集成的诸如红外、光流、超声波等辅助传感器都是采用固定方式连接在无人机底部，无人机在产生高度或者水平速度变化时，通过辅助传感器获取高度、速度信息。但是在无人机并没有产生速度或者位移变化的情况下，只要无人机的姿态变化，辅助传感器的朝向会跟随变化，进而辅助传感器的输出也会跟随变化，导致辅助传感器检测量会把随姿态变化而产生的变化耦合至实际采样的速度、位移数据中去。比如光流会因为无人机横滚和俯仰的速度不同而产生不同速度信息，红外和超声波测距模块会因为无人机横滚和俯仰角度不同产生不同的高度信息。

现有方案大多是根据无人机内部通过姿态信息，对辅助传感器数据进行相应算法处理，补偿或纠正因姿态变化而导致的辅助传感器误差，但是在大倾角情况下，辅助传感器会因为无人机倾角的存在而使得视野角度向外延伸而无法工作在额定的检测距离，导致在有较大倾角或者来回机动运动状态下，无人机无法获取精确定位数据。

发明内容

基于本发明的一个目的，本发明提供了一种控制无人机的挂载设备对地角度的装置和方法，以解决在有较大倾角或者来回机动运动状态下，无人机无法获取精确定位数据的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种控制无人机的挂载设备对地角度的装置，包括：用于安装挂载设备的搭载平台、控制器、惯性测量模组和旋转驱动模组；

惯性测量模组安装在挂载设备上，实时获取挂载设备的运动信息，并发送给控制器；

控制器安装在搭载平台上，实时获取无人机的运动信息和惯性测量模组发送的挂载设备的运动信息，并根据两种运动信息生成驱动控制信息；搭载平台安装在旋转驱动模组上，旋转驱动模组根据驱动控制信息驱动搭载平台三维转动。

另一方面，本发明提供了一种控制无人机的挂载设备对地角度的方法，包括：

实时获取无人机的运动信息，并利用安装在挂载设备上的惯性测量模组实时获取挂载设备的运动信息；

根据无人机的运动信息和挂载设备的运动信息生成驱动控制信息，使旋转驱动模组根据驱动控制信息驱动安装在其上的搭载平台三维转动。