一種基于陀螺儀與電子羅盤的海洋浮標(biāo)云臺穩(wěn)定系統(tǒng)

林志　王小英

摘要：針對海洋浮標(biāo)在海洋環(huán)境中多擺動的問題，設(shè)計(jì)了一種基于陀螺儀與電子羅盤模塊的海洋浮標(biāo)云臺穩(wěn)定系統(tǒng)，解決了單一傳感器采集數(shù)據(jù)精度較低的問題；針對垂直方向單陀螺儀采集角度數(shù)據(jù)過程中累計(jì)誤差逐漸增大的問題，提出采用加速計(jì)來采集角度數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，采用加速計(jì)采集角度的測量角度基本穩(wěn)定在±1°內(nèi)。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)定平臺；加速計(jì)；陀螺儀；加速度積分；三角函數(shù)角度計(jì)算

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）10-0210-03

1 概述

海洋浮標(biāo)是世界各國監(jiān)測海洋水文氣象信息的重要工具，它具有全天候、長期連續(xù)、定點(diǎn)監(jiān)測的特點(diǎn)，因而得到各國的廣泛應(yīng)用。海洋浮標(biāo)通過在其上安裝各種信息采集設(shè)備來定點(diǎn)采集位置處的水文氣象信息[1-3]。但由于海洋環(huán)境中海浪、海風(fēng)的作用明顯使得海洋浮標(biāo)處于擺動狀態(tài)，采集設(shè)備無法穩(wěn)定的采集水文氣象信息。為解決這一問題，設(shè)計(jì)了一種基于陀螺儀與電子羅盤的穩(wěn)定平臺應(yīng)用于海洋浮標(biāo)上，能夠?yàn)椴杉O(shè)備提供穩(wěn)定的采集環(huán)境。系統(tǒng)采用陀螺儀模塊和指南針羅盤模塊組成的姿態(tài)信息采集模塊與云臺攝像機(jī)相結(jié)合，來完成穩(wěn)定控制系統(tǒng)的搭建。

陀螺儀模塊和指南針羅盤模塊組成的姿態(tài)信息采集模塊擁有小體積、低功耗及低成本的特點(diǎn)，整個系統(tǒng)的開發(fā)成本得到了降低。隨著MEMS的發(fā)展，陀螺儀傳感器精度不斷提高.陀螺儀對角度的獲取，文獻(xiàn)[4]中采用對角速度的積分實(shí)現(xiàn)。……