本實用新型涉及一種跟蹤平臺，特別是涉及一種基于MPU6050姿態(tài)傳感器的電子機械穩(wěn)定跟蹤平臺。

背景技術：
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精密穩(wěn)定跟蹤平臺以實時檢測平臺姿態(tài)和位置變化為手段，通過一系列的電子機械傳動機構精確保持動態(tài)姿態(tài)基準，利用圖像探測設備實現(xiàn)對移動目標的自動跟蹤，由于它有效地隔離了載體本身擾動，在航空偵查、海底探測、精密設備的檢測等領域得到了廣泛的應用。

由于能隔離載體導彈、飛機、戰(zhàn)車、艦船擾動,不斷測量平臺姿態(tài)和位置的變化,精確保持動態(tài)姿態(tài)基準,并通過圖像探測設備實現(xiàn)對機動目標自動跟蹤,所以在現(xiàn)代武器系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。例如在彈箭制導導引頭中,要求跟隨主穩(wěn)定的目標瞄準線能夠隔離彈體角運動對武器射擊線的擾動,通過安裝在穩(wěn)定跟蹤平臺上的圖像探測裝置獲取穩(wěn)定的目標圖像,為大視場目標捕獲和小視場目標識別與跟蹤提供測量和計算基準,提高在行進間的發(fā)射命中率坦克、裝甲戰(zhàn)車等地面車輛需要頻繁機動、停止、快速瞄準和行進間射擊,其作戰(zhàn)平臺不僅應具有高度的機動能力,還應具備運動間穩(wěn)定瞄準、跟蹤、射擊能力,穩(wěn)定跟蹤平臺可用于安裝晝視、夜視、測距功能三合一的觀瞄設備,獲取穩(wěn)定的視場,使觀察者能清楚地洞察戰(zhàn)場情況雷達的天線體積龐大,經(jīng)常受到各種各樣的干擾,為了使其按預定規(guī)律搜索或實現(xiàn)目標跟蹤,需要穩(wěn)定系統(tǒng)來隔離這些干擾。在航空偵察攝影觀測設備、機載目標指示器、空間遙感探測和海底聲納探測等深海作業(yè)場合,穩(wěn)定跟蹤平臺都得到了廣泛的應用。

技術實現(xiàn)要素：
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本實用新型所要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單、可以拆解、通過攝像設備在X軸、Y軸、Z軸三個自由度方向的移動，實現(xiàn)攝像設備對目標物體的跟蹤，具有體積小、精度高、成本低的基于MPU6050姿態(tài)傳感器的電子機械穩(wěn)定跟蹤平臺。

本實用新型的技術方案是：一種基于MPU6050姿態(tài)傳感器的電子機械穩(wěn)定跟蹤平臺，包括載機底座、驅動機構、傳感器、控制器和攝像設備，所述設置在載機底座上的驅動機構與攝像設備連接，所述控制器與傳感器連接并設置在載機底座上，所述驅動機構包括支架、連接板和驅動電機，所述驅動電機包括俯仰電機、滾轉電機和偏轉電機，所述連接板包括俯仰連接板、滾轉連接板和偏轉連接板，所述支架設置在載機底座上并與俯仰電機連接，所述俯仰電機通過俯仰連接板與滾轉電機連接，所述滾轉電機通過滾轉連接板與偏轉連接板連接，所述偏轉連接板通過偏轉電機與攝像設備連接，所述偏轉電機與攝像設備之間設置有固定平臺，所述傳感器設置在固定平臺上,所述驅動電機與電機驅動模塊和電機測速模塊連接，所述電機驅動模塊和電機測速模塊與控制器連接，所述控制器與電源模塊連接。

所述俯仰連接板的一端設置有滾轉電機固定板，所述偏轉連接板為Z形結構，且與滾轉連接板通過螺釘連接，所述俯仰電機與俯仰連接板之間設置有傳動機構，所述滾轉電機與滾轉連接板之間設置有傳動機構，所述偏轉電機與固定平臺之間設置有傳動機構。

所述俯仰電機、滾轉電機和偏轉電機均為空心軸三相直流無刷電機，且均設置有電機測速模塊。

所述電機測速模塊包括A3144霍爾傳感器、磁鋼和LM393電壓比較器，所述霍爾傳感器設置在驅動電機上，且與LM393電壓比較器連接，所述磁鋼設置在傳動機構上。

所述控制器為STM32F103RCT6單片機，所述傳感器為MPU6050，所述電機驅動模塊為SI4599芯片，所述電源模塊包3S電池、78D33芯片和IRF9328芯片。

所述3S電池供電電壓為12V，所述78D33芯片與3S電池連接并輸出3V電壓，所述IRF9328芯片與3S電池連接并輸出12V電壓。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型MPU-6050姿態(tài)傳感器實時將固定平臺姿態(tài)的變化傳送給控制器，控制器依據(jù)PID算法輸出控制信號，用來控制三個電機轉向及轉速，電機帶動傳動機構實現(xiàn)攝像設備在X軸、Y軸、Z軸三個自由度方向的移動，從而實現(xiàn)跟蹤功能、具有體積小、精度高、成本低等特點。

2、本實用新型攝像設備在俯仰電機（X軸）、滾轉電機（Y軸）和偏轉電機（Z軸）方向上運動，使固定平臺上攜帶的設備在地理坐標系上保持穩(wěn)定，以消除由平臺載機引起的相移，提高穩(wěn)定性。

3、本實用新型傳感器以MPU6050為核心元件，它集成了3軸MEMS陀螺儀、3軸MEMS加速度計，同時自帶數(shù)字運動處理功能，從而減少了MCU復雜的融合演算數(shù)據(jù)、感測器同步化、姿勢感應等的負荷，可以直接從DMP寄存器中讀出處理結果，響應速度快，體積小。

4、本實用新型在驅動電機轉動機構上安裝小型磁鋼，采用A3144霍爾傳感器感應磁鋼的轉動信息，從而實現(xiàn)監(jiān)測電機轉速的目的，檢測方便快捷。

5、本實用新型X軸的俯仰電機在平臺最底端，相對需要較大力矩，因此X軸俯仰電機選用2804型號的無刷直流電機，其他2個電機選用2212型號的無刷直流電機，保證能夠快速相應。

附圖說明：

圖1為基于MPU6050姿態(tài)傳感器的電子機械穩(wěn)定跟蹤平臺的結構示意圖。

圖2為基于MPU6050姿態(tài)傳感器的電子機械穩(wěn)定跟蹤平臺的電氣連接框圖。

圖3為電機驅動模塊的電路連接圖。

具體實施方式：

實施例：參見圖1、圖2和圖3，圖中，1-載機底座，2-傳感器，3-攝像設備，4-俯仰電機，5-滾轉電機，6-偏轉電機，7-俯仰連接板，8-滾轉連接板，9-偏轉連接板，10-支架，11-固定平臺，12-螺釘，13-滾轉電機固定板。

基于MPU6050姿態(tài)傳感器的電子機械穩(wěn)定跟蹤平臺，包括載機底座1、驅動機構、傳感器2、控制器和攝像設備3，設置在載機底座1上的驅動機構與攝像設備3連接，控制器與傳感器2連接并設置在載機底座1上，驅動機構包括支架10、連接板和驅動電機，驅動電機包括俯仰電機4、滾轉電機5和偏轉電機6，連接板包括俯仰連接板7、滾轉連接板8和偏轉連接板9，支架10設置在載機底座1上并與俯仰電機4連接，俯仰電機4通過俯仰連接板7與滾轉電機5連接，滾轉電機5通過滾轉連接板8與偏轉連接板9連接，偏轉連接板9通過偏轉電機6與攝像設備3連接，偏轉電機6與攝像設備3之間設置有固定平臺11，傳感器2設置在固定平臺11上,驅動電機與電機驅動模塊和電機測速模塊連接，電機驅動模塊和電機測速模塊與控制器連接，控制器與電源模塊連接。

俯仰連接板7的一端設置有滾轉電機固定板13，偏轉連接板9為Z形結構，且與滾轉連接板8通過螺釘12連接，俯仰電機4與俯仰連接板7之間設置有傳動機構，滾轉電機5與滾轉連接板8之間設置有傳動機構，偏轉電機6與固定平臺之間9設置有傳動機構。

俯仰電機4、滾轉電機5和偏轉電機6均為空心軸三相直流無刷電機，且均設置有電機測速模塊。

電機測速模塊包括A3144霍爾傳感器、磁鋼和LM393電壓比較器，霍爾傳感器設置在驅動電機上，且與LM393電壓比較器連接，磁鋼設置在傳動機構上。

控制器為STM32F103RCT6單片機，傳感器為MPU6050，電機驅動模塊為SI4599芯片，電源模塊包3S電池、78D33芯片和IRF9328芯片。

3S電池供電電壓為12V，78D33芯片與3S電池連接并輸出3V電壓，IRF9328芯片與3S電池連接并輸出12V電壓。

STM32控制器實時接收MPU6050測得固定平臺11的姿態(tài)信息，同時進行解析運算，通過PID算法輸出PWM控制信號，通過電機驅動（驅動電機轉動通過齒輪帶動連接板移動）調整固定平臺11姿態(tài)，同時電機轉速（在電機轉動機構上安裝小型磁鋼，采用A3144霍爾傳感器感應磁鋼的轉動信息，從而實現(xiàn)監(jiān)測電機轉速的目的，由于霍爾傳感器輸出的信號為正弦信號，需要通過LM393電壓比較器進行整形為方波信號，然后方波輸送到控制器中）反饋給控制器，進一步地修正輸出信號，最終實現(xiàn)固定平臺的穩(wěn)定。

如圖3所示：電機驅動模塊以芯片SI4599為核心，當PitchA為高電平、PitchAN為低電平時，PitchAout輸出12V的高電平，當PitchA為低電平、PitchAN為高電平時，PitchAout輸出0V的低電平，實現(xiàn)了0-3V的方波轉換成0-12V的方波，從而實現(xiàn)增強驅動能力的作用；驅動電機為空心軸三相直流無刷電機，針對一個電機的三相分別使用3個SI4599芯片進行驅動，共需要9個SI4599芯片。

電源模塊采用3S電池12V供電，經(jīng)過78D33轉換3.3V為控制電路供電（控制器、傳感器、霍爾傳感器），另一路經(jīng)過IRF9328為電機驅動模塊提供12V電源。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。