云臺控制方法、外部載體控制方法及云臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及云臺及其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種云臺控制方法、外部載體控制方法及云臺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，三軸航拍云臺需要掛載在飛行器上，通過飛行器帶動航拍云臺上所搭載的相機進行航空拍攝。為保持飛行拍攝畫面平穩(wěn)的效果，要求能夠時刻使得航拍云臺所搭載相機保持一定的對地姿態(tài)朝向拍攝位置，并消除飛行器飛行與外部環(huán)境造成的畫面抖動。因此，要求三軸航拍云臺能夠?qū)崟r迅速的補償飛行平臺和外部環(huán)境造成的姿態(tài)的變化。而現(xiàn)有技術(shù)沒有較好的解決該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于提出一種云臺控制方法、外部載體控制方法及云臺，旨在實時迅速的補償外部環(huán)境造成的姿態(tài)的變化，保持搭載在云臺上的承載物的平穩(wěn)效果。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種云臺控制方法，包括:
[0005]確定外部載體上的云臺所搭載的承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn ;
[0006]獲取所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn ;
[0007]獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv ;
[0008]根據(jù)所述承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn、承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv ；
[0009]根據(jù)所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv，計算獲取所述云臺上驅(qū)動裝置的補償量，并作用于所述承載物。
[0010]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn、承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv的步驟包括:
[0011]根據(jù)所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn ；
[0012]根據(jù)所述承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn以及所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv。
[0013]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn的步驟包括:
[0014]獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的轉(zhuǎn)置矩陣Rvc ;
[0015]根據(jù)所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的轉(zhuǎn)置矩陣Rvc以及所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn，計算得到外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn ；
[0016]所述根據(jù)所述承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn以及所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv的步驟包括:
[0017]獲取所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn的轉(zhuǎn)置矩陣Rnv ;
[0018]根據(jù)所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn的轉(zhuǎn)置矩陣Rnv以及承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv。
[0019]優(yōu)選地，所述驅(qū)動裝置為PMSM電機；所述外部載體至少為飛行器。
[0020]優(yōu)選地，所述獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的步驟包括:
[0021]通過所述承載物的當前位置相對原始位置的對比，并經(jīng)過控制器的處理得到所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv。
[0022]本發(fā)明實施例還提出一種云臺，包括:
[0023]Rtcn確定模塊，用于確定外部載體上的云臺所搭載的承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn ；
[0024]Rcn獲取模塊，用于獲取所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn ;
[0025]Rcv獲取模塊，用于獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv ;
[0026]Rtcv計算模塊，用于根據(jù)所述承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn、承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv;
[0027]補償控制模塊，用于根據(jù)所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv，計算獲取所述云臺上驅(qū)動裝置的補償量，并作用于所述承載物。
[0028]優(yōu)選地，所述Rtcv計算模塊，還用于根據(jù)所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn ;根據(jù)所述承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn以及所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv。
[0029]優(yōu)選地，所述Rtcv計算模塊，還用于獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的轉(zhuǎn)置矩陣Rvc ;根據(jù)所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的轉(zhuǎn)置矩陣Rvc以及所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn，計算得到外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn ;獲取所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn的轉(zhuǎn)置矩陣Rnv ;根據(jù)所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn的轉(zhuǎn)置矩陣Rrw以及承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn，計算得到所述承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv。
[0030]本發(fā)明實施例還提出一種外部載體控制方法，包括:
[0031]獲取承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn ;
[0032]獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv ;
[0033]根據(jù)所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv,計算得到所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn。
[0034]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到所述外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn的步驟包括:
[0035]獲取所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的轉(zhuǎn)置矩陣Rvc ;
[0036]根據(jù)所述承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv的轉(zhuǎn)置矩陣Rvc以及所述承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn，計算得到外部載體對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rvn。
[0037]本發(fā)明提出的一種云臺控制方法、外部載體控制方法及云臺，通過確定外部載體上的云臺所搭載的承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn ;獲取承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn ;獲取承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv ;根據(jù)承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn、承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv ;根據(jù)承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv，計算獲取航拍云臺上驅(qū)動裝置的補償量，比如電機旋轉(zhuǎn)的補償角度，并將此補償量傳輸?shù)皆婆_的驅(qū)動裝置運行，從而能夠?qū)崟r快速的進行姿態(tài)補償，避免了外部環(huán)境造成的抖動，保持搭載在云臺上的承載物的平穩(wěn)效果。此外，以外部載體為飛行器為例，本發(fā)明可以將MU姿態(tài)測量單元設(shè)于云臺上，與飛行器上的MU姿態(tài)測量單元獨立，云臺與飛行器不發(fā)生通信，使得該云臺可兼容任何飛行器等機體，也可用于手持云臺中。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明云臺控制方法較佳實施例的流程示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明云臺較佳實施例的功能模塊示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明外部載體控制方法較佳實施例的流程示意圖；
[0041]圖4是本發(fā)明飛行載體較佳實施例的功能模塊示意圖。
[0042]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0043]應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0044]本發(fā)明實施例的主要解決方案是:通過確定外部載體上的云臺所搭載的承載物(比如相機、照明燈、攻擊武器等)對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn ;獲取承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn ;獲取承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv ;根據(jù)承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn、承載物對地的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcn、承載物對外部載體的當前旋轉(zhuǎn)矩陣Rcv，計算得到承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv ;根據(jù)承載物對外部載體的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcv，計算獲取云臺上驅(qū)動裝置的補償量，比如電機旋轉(zhuǎn)的補償角度，并將此補償角度傳輸?shù)皆婆_驅(qū)動電機運行，從而能夠?qū)崟r快速的進行承載物的姿態(tài)補償，避免外部環(huán)境造成的抖動，保持承載物平穩(wěn)。
[0045]具體地，如圖1所示，本發(fā)明第一實施例提出一種云臺控制方法，包括:
[0046]步驟S101，確定外部載體上的云臺所搭載的承載物對地的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn ;
[0047]其中，云臺所搭載的承載物包括但不限于相機、照明燈、發(fā)射或投射裝置，本發(fā)明實施例以相機進行舉例。
[0048]其中，云臺可以為一軸、二軸或三軸等云臺。用于拍攝的相機搭載在外部載體上，該外部載體可以是飛行器、船體、車體或人體(即該云臺為手持云臺)。本實施例以三軸航拍云臺進行舉例，可進行航空拍攝。
[0049]為保持飛行拍攝畫面平穩(wěn)的效果，要求能夠時刻使得云臺所搭載相機保持一定的對地姿態(tài)朝向拍攝位置，并消除飛行器飛行與外部環(huán)境造成的畫面抖動。因此，要求三軸航拍云臺能夠?qū)崟r迅速的補償飛行平臺和外部環(huán)境造成的姿態(tài)的變化。
[0050]本實施例在三軸航拍云臺上設(shè)置有MCU主控單元以及IMU慣性測量單元等執(zhí)行單元。為了使三軸航拍云臺能夠迅速補償外部抖動帶來的姿態(tài)變化，本發(fā)明實施例中使用計算能力較強的MCU主控單元，三軸航拍云臺的執(zhí)行單元上電機優(yōu)選使用適用于精確定位控制的PMSM電機。由于三軸航拍云臺掛載在飛行器外部直接與外部接觸，因此保證隨時IMU慣性測量單元的穩(wěn)定工作(主要與外部溫度相關(guān))也需要解決。
[0051]為此，本實施例采用如下方案:
[0052]首先，確定云臺所搭載的相機對地的目標姿態(tài)，并確定目標姿態(tài)對應(yīng)的目標旋轉(zhuǎn)矩陣Rtcn。
[0053]云臺的設(shè)計目的是為了使得搭載相機能夠保持已經(jīng)的姿態(tài)對目標位置進行拍攝，該姿態(tài)稱為相