[发明专利]一种移动场景下的俯仰角稳定平台

说明书

本发明属于水平控制技术领域，具体为一种移动场景下的俯仰角稳定平台。本发明稳定平台包括承载面、测量组件、控制调整组件、连接组件和底座；所述承载面和测量组件固连，用于放置所需的任何载荷；测量组件用于获得平台的俯仰角变化信息；连接组件具有两个旋转自由度，连接组件设置于测量组件与底座的之间的四角处；控制调整组件接收上部测量组件的俯仰角变化信息，通过调节控制，维持测量组件和承载面稳定的水平状态；底座可固定于移动场景下的承载面上，例如行进的车辆、飞行的无人机等。该稳定平台工作原理简单，成本低廉；可克服加速场景下惯性力造成的调整误判，避免温度、磁场等外部因素影响，可应用于众多的移动变速场景和恶劣环境。

技术领域

本发明属于水平控制技术领域，具体涉及一种移动场景下的俯仰角稳定平台。

背景技术

在无人机、车辆等移动场景下，通常需要安装一些任务载荷，部分任务载荷对于工作平台的水平性有较高的要求。然而，很多移动场景受周边各种因素以及自身因素的影响，很难维持整体的水平条件。例如，无人机飞行过程中受风力影响以及自身俯仰运动的需要，车辆颠簸转弯等情况难免造成内部任务载荷的俯仰角变化，水平性因此受到影响，从而影响预定任务的实现精度。而稳定平台则可以在移动场景下，维持所受负载面的局部水平，为特定任务的实现提供稳定性保障。

现有的检测俯仰角变化并维持平台承载面水平性的手段大多分为以下几种：

1、通过液体内液泡的位移来反应平台俯仰角的变化从而对平台的水平性做出调整，使液泡的位置还原。该方法工作原理简单、结构容易实现，但是只适用于静态或者匀速运动环境下的平台调整。如果处于加速移动条件下，即使平台依然水平，但是受惯性力的影响，液泡依然会发生位移，造成控制系统误判。

2、通过陀螺仪检测角速度瞬时值，并与时间积分计算角度变化量，传输给控制系统，让其对角度变化值进行补偿。该方法精度高、响应快，但是普通的陀螺仪容易受各种不可避免的因素干扰，例如外界温度、瞬间大电流、电磁干扰等现象都会导致陀螺仪产生误差，并且误差从初对准开始就会随时间增长。而采用精度更高的陀螺仪，例如光纤陀螺仪、环形激光陀螺仪、工业级MEMS陀螺仪，会大大提高成本，只适用于潜艇、飞机和航天器这种工业级别的设备上，并不能满足普通场合的动态维稳需要。

3、基于GPS接收机定位出GPS在ECEF坐标系下的位置，通过坐标转换，得到各个GPS接收机的ENU坐标，并与在ENU坐标系下的初始化坐标进行对比，计算出角度的变化量，从而让控制系统实现俯仰角的补偿维持工作载荷的水平。该方法成本低廉，避免了温度、磁场等因素所带来的精度降低等问题。但是该方法无法对平台的角度变化做到实时性测量，并且受所在位置信号强度影响较大。一旦所处环境信号弱或者接受不到信号，GPS接受信号的时间延迟将增长甚至导致方法失效。

发明内容

本发明的目的在于针对变速的移动场景，抵消惯性力带来的检测误判，在避免温度、磁场、信号强弱等因素带来影响的条件下，提供了一种工作原理简单、成本低廉、限制因素少、适用于多种场合的俯仰角稳定平台。

本发明提供的移动场景下的俯仰角稳定平台，包括承载面、测量组件、控制调整组件、连接组件和底座；其中，所述承载面和测量组件固连，用于放置所需的任何载荷；所述测量组件用于获得平台的俯仰角变化信息；所述连接组件具有两个旋转自由度，连接组件有4个，设置于测量组件与底座的之间的四角处；所述控制调整组件接收上部测量组件的俯仰角变化信息，通过调节控制，维持测量组件和承载面稳定的水平状态；底座可固定于移动场景下的承载面上，例如行进的车辆、飞行的无人机等。

本发明中，所述测量组件包括：载重平台、牛眼轮、平衡锤和感应筒，其中：

所述载重平台，中心有半球状凹槽，用于容纳平衡锤的上部分；半球状凹槽上还设置有以轴线为中心，均匀分布的圆柱阶梯状凹槽，用于放置牛眼轮；