载体姿态检测方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种载体姿态检测方法及其系统，通过获取测量平台的重力加速度测量值以及瞬时角速度测量值，根据所述瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度，将所述重力加速度测量值与所述外力加速度进行矢量减运算，得出载体的实际重力加速度，根据所述瞬时角速度测量值得出载体的角度变化，根据所述角度变化和实际重力加速度计算载体姿态信息。因此，得到的实际重力加速度排除了外力加速度的干扰，得到较准确的载体姿态信息，从而提高检测载体姿态的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及载体姿态领域，特别是一种载体姿态检测方法及其系统。
技术介绍
近几年，基于加速度传感器、陀螺仪传感器的载体姿态的应用越来越广泛，比如用于航模四轴飞行器、手持电子稳定器、漂移赛车、手机平板电脑、以及空中鼠标等等。加速度传感器主要是用来测量其所受到的加速度，然而，在动态测量时，因存在不感测的合外力，因此测量的加速度不够准确。陀螺仪传感器主要是用来测量绕各个轴转动的瞬时旋转角速度，而在静态测量时，因存在零点漂移，因此测量的瞬时旋转角速度不够准确。通常情况下，传感器位于载体中心位置的检查装置，如图1所示，加速度传感器、陀螺仪传感器安装在靠近载体中心位置且载体平台绕自身旋转的速度很小，所以在以载体为中心进行旋转时，传感器受到的旋转切向加速度(即Y轴方向的加速度)和向心加速度(即X轴方向的加速度)受到干扰很小，对姿态感测的影响可以忽略。但是随着载体姿态的广泛应用，需要将传感器放置在载体非中心位置，如图2所示，且载体平台会以随机的角速度旋转，载体的旋转角速度不变时，传感器位置离载体中心越远，受到切向力(即Y轴方向的外力)和向心力(即X轴方向的外力)就越大，在这些外力作用下产生较大的载体加速度，使得传感器计算出载体上的姿态出现较大的偏差。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的传感器检测载体姿态不够准确的问题，本专利技术提供一种载体姿态检测方法及其系统，能够提高检测载体姿态的准确度。本专利技术实施例提供一种载体姿态检测方法，包括:获取测量平台的重力加速度测量值，所述测量平台安装在载体中，且测量平台的一测量轴指向载体中心点，另一测量轴垂直于载体；获取测量平台的瞬时角速度测量值，根据瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度；将所述重力加速度测量值与所述外力加速度进行矢量减运算，得出载体的实际重力加速度；根据所述瞬时角速度测量值得出载体的角度变化，根据所述角度变化和实际重力加速度计算载体姿态信息。本专利技术另一实施例提供一种载体姿态检测系统，包括:第一获取模块，用于获取测量平台的重力加速度测量值，所述测量平台安装在载体中，且测量平台的一测量轴指向载体中心点，另一测量轴垂直于载体；第二获取模块，用于获取测量平台的瞬时角速度测量值，根据瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度；矢量计算模块，用于将所述重力加速度测量值与所述外力加速度进行矢量减运算，得出载体的实际重力加速度；姿态计算模块，用于根据所述瞬时角速度测量值得出载体的角度变化，根据所述角度变化和实际重力加速度计算载体姿态信息。从上述本专利技术的载体姿态检测方法及其系统的实施例可知，通过获取测量平台的重力加速度测量值以及瞬时角速度测量值，根据所述瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度，将所述重力加速度测量值与所述外力加速度进行矢量减运算，得出载体的实际重力加速度，根据所述瞬时角速度测量值得出载体的角度变化，根据所述角度变化和实际重力加速度计算载体姿态信息。因此，得到的实际重力加速度排除了外力加速度的干扰，得到较准确的载体姿态信息，从而提高检测载体姿态的准确度。【附图说明】图1为传感器位于载体中心位置的载体姿态检测装置的结构示意图；图2为传感器位于非载体中心位置的载体姿态检测装置的结构示意图；图3为一个实施例的载体姿态检测方法的流程示意图；图4为另一个实施例的载体姿态检测方法的流程示意图；图5为一个实施例的载体姿态检测系统的结构示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。请参阅图3中一个实施例的载体姿态检测方法的流程示意图，主要包括步骤S302至步骤S308，详细说明如下:S302，获取测量平台的重力加速度测量值，所述测量平台安装在载体中，且测量平台的一测量轴指向载体中心点，另一测量轴垂直于载体；本步骤中，所述测量平台包括三轴加速度传感器以及三轴陀螺仪传感器。其中，三轴加速度传感器主要用于测量载体的三维加速度，三轴陀螺仪传感器主要用于测量载体的三维角速度。所述获取测量平台的重力加速度测量值，可通过三轴加速度传感器直接获取测量平台加速度的重力加速度分量；所述测量平台安装在载体中，且测量平台的一测量轴指向载体中心点，即该测量轴与载体运动的半径重合，从而保证该测量轴的加速度矢量运算更加准确；测量平台的另一测量轴垂直于载体，使得后续步骤中根据该测量轴的瞬时角速度，更容易得到载体的瞬时旋转速度。因此，该步骤保证了载体姿态检测过程中数据获取的准确度和效率。S304，获取测量平台的瞬时角速度测量值，根据瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度；所述获取测量平台的瞬时角速度测量值，可通过三轴陀螺仪传感器直接获取测量平台的瞬时角速度测量值；通过三轴加速度传感器获得测量平台的三维加速度分量，包括重力加速度、向心加速度以及切向加速度，由于测量平台安装于载体中，测量平台跟随载体的运动而运动，此时三轴加速度传感器的向心加速度分量以及切向加速度分量受到载体运动的影响，而测量的向心加速度测量值等于测量平台的向心加速度与运动载体中测量平台位置处的向心加速度的矢量和，测量的切向加速度测量值等于测量平台的切向加速度与运动载体中测量平台位置处的切向加速度的矢量和，而三轴加速度传感器的重力加速度分量不受载体运动的影响。因此，所述外力加速度为载体中测量平台位置处的向心加速度与切向加速度的矢量和。请参阅图4中另一个实施例的载体姿态检测方法的流程示意图。进步一地，所述根据瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度，包括:S402，根据所述测量平台某测量轴的瞬时角速度测量值得出该测量轴在设定时间内的角速度变化量，由所述角速度变化量得出该测量轴的角加速度；S404，获取所述测量平台与载体中心点的距离，根据所述距离以及所述角加速度得出当前该测量轴的旋转加速度；S406，根据当前各测量轴的旋转加速度得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度。根据测量平台某测量轴的瞬时角速度测量值得出角速度变化量，从而得到该测量轴的角加速度，根据测量平台与载体中心点的距离、所述角加速度以及加速度计算模型得出当前该测量轴的旋转加速度，再根据当前各测量轴的旋转加速度得出测量平台的外力加速度，从而得到准确的外力加速度数据，提高载体姿态检测的准确度。具体地，所述外力加速度可由三轴陀螺仪传感器测量值计算得到，假设三轴陀螺仪传感器的采样周期为T，也即当经过T秒时，三轴陀螺仪传感器更新一次当前测量值，在T秒内，可以知道当前的某测量轴的角速度变化量△ ω，进而知道当前该测量轴的角加速度coa= Δ ω/Τ，获取三轴陀螺仪传感器与载体中心点的距离R，根据加速度计算模型Fa =R*?a，得出当前该测量轴的旋转加速度Fa，因此，根据当前各测量轴的旋转加速度Fa得出测量平台的外力加速度。S306，将所述重力加速度测量值与所述外力加速度进行矢量减运算，得出载体的实际重力加速度；本步骤中，将S302步骤中获取的当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
载体姿态检测方法，其特征在于，包括:获取测量平台的重力加速度测量值，所述测量平台安装在载体中，且测量平台的一测量轴指向载体中心点，另一测量轴垂直于载体；获取测量平台的瞬时角速度测量值，根据瞬时角速度测量值得出测量平台的除重力加速度之外的外力加速度；将所述重力加速度测量值与所述外力加速度进行矢量减运算，得出载体的实际重力加速度；根据所述瞬时角速度测量值得出载体的角度变化，根据所述角度变化和实际重力加速度计算载体姿态信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周立功，
申请(专利权)人：广州周立功单片机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44