双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统

1.本发明涉及海难搜救平台稳定系统技术领域，尤其涉及一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统。


背景技术：

2.在稳定平台的研究方面，国外要稍早于国内一些，我国目前虽然已经有不少单位，如电子3所、西安应用光学研究所、北京618所、中科院成都光电所、华中光电技术研究所、长春光机所以及清华大学都在开展对稳定平台的应用研究工作，但在稳定技术和跟踪技术方面与国外相比之下还是有较大的差距，由于惯性元件的技术不过关，成本较高，致使该项技术的研究一直没有能够取得突破性的进展。
3.国外在陀螺稳定技术的主要研究方向是小型化、数字化和集成化，目前已被广泛应用于车载、舰载、机载、弹载等设备中。其中，光纤陀螺仪已在美、德、日等国广泛应用。如德国已用在航姿基准、无人驾驶飞机和导弹控制系统以及汽车的定位定向系统。美国已用在航向姿态基准、惯性测量装置等，日本用在火箭姿态控制和石油钻井测量系统上。同时，一些发达国家也逐渐开始将稳定跟踪平台应用于现代武器中。譬如：英国的“标枪”导弹海上发射平台、美国的m1坦克以及法国的“勒克莱尔”坦克等，这些大国都已经采用了各种不同类型的稳定跟踪平台。美国海军采用了bei电子公司生产的qrs.10型石英音叉陀螺，而研制出的wsc.6型卫星通讯系统的舰载稳定系统，甚至能够工作12万小时；同时，美国的霍尼韦尔公司所研制出的gg1320环形激光陀螺是以红外传感器稳定平台为基础，良好的达到了精确瞄准且跟踪的需求。陀螺稳定平台在机载设备中也有着极为广泛的应用，英国、德国、意大利、美国、法国等发达国家都早已各自研制出了适合自己部队的各种不同的型号产品。在导弹制导方面，以色列的“突眼”、俄罗斯的x.29t以及美国的“幼畜”agm.65等制导导头，都已经普遍采用了陀螺稳定平台。由此可见，稳定平台在国外的军事中起到了举足轻重的作用。
4.海难搜救稳定平台的研究仍然是是国内外学术界和工程界开始探索的一个新领域，它的主要作用稳定搜救船上的360度广角摄像头，使其平台搭载的球形摄像头及其红外系统采集到的海上目标图像信息能够清晰的显现出来。目前国内外的研究主要是在小系统和军事上，小系统平台是实时性和稳定性不够，军事用的陀螺平台体积大，专用性比较强，不适合海上搜救系统便捷性特性。目前典型云台就是三轴增稳云台，三轴稳定云平台是实现目标物体姿态稳定控制的装置。换句话说，它是为了保持物体在运动中的姿势静止。以摄影为例，在应用稳定云平台后，摄影师仍然可以在运动过程中拍摄稳定的画面。稳定云平台主要由三轴陀螺仪和三轴加速度传感器组成imu反馈系统和伺服电机由三个伺服电机组成，分别负责前后、左右、上下旋转。在商业航空摄影、空中摄影、空中巡航监控和滞空平台的实际工作中，大多数必须使用云平台来稳定相机的方向，以保持拍摄图片的清晰和稳定。但是这种平台实时不强，不适合海上海水无规则波动的情况。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，能够使海上平台隔离外界的干扰，保持动态姿态的精准性，确保安装在平台上的360度球形摄像头或其它跟踪设备可以保持稳定，从而使摄像头或跟踪设备可以精确的找到目标。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，包括一转盘、一内环、一外环、一360度球形摄像头、一第一伺服电动机、一第二伺服电动机、一第三伺服电动机、一第四伺服电动机和至少一陀螺仪；所述360度球形摄像头安装于所述转盘上；所述转盘通过一内环轴与所述内环枢接且所述内环轴的两端分别连接所述第一伺服电动机和所述第二伺服电动机；所述内环通过一外环轴与所述外环枢接且所述外环轴的两端分别连接所述第三伺服电动机和所述第四伺服电动机；所述第一伺服电动机和所述第二伺服电动机内置有光电编码器。
7.优选地，还包括一上位控制器，所述上位控制器连接所述陀螺仪和所述光电编码器；所述上位控制器还通过伺服驱动器连接所述第一伺服电动机、所述第二伺服电动机、所述第三伺服电动机和所述第四伺服电动机。
8.优选地，所述陀螺仪安装于所述转盘。
9.优选地，所述上位控制器将所述陀螺仪采集的转角信号进行微分后和重力加速度方向作比较获得所述陀螺仪的位置信息，并根据所述位置信息和所述光电编码器的反馈信息控制所述第一伺服电动机、所述第二伺服电动机、所述第三伺服电动机和所述第四伺服电动机。
10.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
11.本发明是一种利用陀螺仪技术来稳定球形摄像头的平台，针对海上搜救系统平台不稳定的特性，采用陀螺仪定位技术起到了隔离船舶运动所引起的扰动，消除抖动的作用，从而提供了稳定输出。这种新的抗摇平台不仅可以起到稳定的效果，同时还大大提高了摄像头平台的灵活性，具有安全、可靠、使用方便等优点。因此，在海难搜救方面，它具有广阔的应用前景和实用价值。
附图说明
12.图1为本发明实施例的双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统的俯视图；
13.图2为本发明实施例的双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统的电气图；
14.图3为本发明实施例的惯性平台的结构图；
15.图4为本发明实施例的双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统的剖面图。
具体实施方式
16.下面根据附图图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
17.请参阅图1～图4，本发明实施例的一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，包括一转盘1、一内环2、一外环3、一360度球形摄像头4、一第一伺服电动机、一第二伺服电动机、一第三伺服电动机、一第四伺服电动机和至少一陀螺仪7；360度球形摄像头4安装于转盘1上；转盘1通过一内环轴5与内环2枢接且内环轴5的两端分别连接第一伺服电动机和第二伺服电动机；内环2通过一外环轴6与外环3枢接且外环轴6的两端分别连接第三伺服电动机和第四伺服电动机；第一伺服电动机和第二伺服电动机内置有光电编码器。
18.还包括一上位控制器8，上位控制器8连接陀螺仪7和光电编码器；上位控制器8还通过伺服驱动器连接第一伺服电动机、第二伺服电动机、第三伺服电动机和第四伺服电动机。
19.陀螺仪7安装于转盘1。
20.上位控制器8将陀螺仪7采集的转角信号进行微分后和重力加速度方向作比较获得陀螺仪7的位置信息，并根据位置信息和光电编码器的反馈信息控制第一伺服电动机、第二伺服电动机、第三伺服电动机和第四伺服电动机。
21.图4为本发明实施例的装置的剖面图，装置包括x轴伺服电机9、y轴伺服电机10、转盘1、内环轴5、外环轴6、y轴液压油11、第一陀螺仪12、箱体13、液压油14和第二陀螺仪15，其中x轴伺服电机9包括第三伺服电机和第四伺服电机，y轴伺服电机10包括第一伺服电机和第二伺服电机，在其他实施例中，装置的结构可以根据需要调整。
22.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，其特征在于，包括一转盘(1)、一内环(2)、一外环(3)、一360度球形摄像头(4)、一第一伺服电动机、一第二伺服电动机、一第三伺服电动机、一第四伺服电动机和至少一陀螺仪(7)；所述360度球形摄像头(4)安装于所述转盘(1)上；所述转盘(1)通过一内环轴(5)与所述内环(2)枢接且所述内环轴(5)的两端分别连接所述第一伺服电动机和所述第二伺服电动机；所述内环(2)通过一外环轴(6)与所述外环(3)枢接且所述外环轴(6)的两端分别连接所述第三伺服电动机和所述第四伺服电动机；所述第一伺服电动机和所述第二伺服电动机内置有光电编码器。2.根据权利要求1所述的双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，其特征在于，还包括一上位控制器(8)，所述上位控制器(8)连接所述陀螺仪(7)和所述光电编码器；所述上位控制器(8)还通过伺服驱动器连接所述第一伺服电动机、所述第二伺服电动机、所述第三伺服电动机和所述第四伺服电动机。3.根据权利要求2所述的双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，其特征在于，所述陀螺仪(7)安装于所述转盘(1)。4.根据权利要求3所述的双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，其特征在于，所述上位控制器(8)将所述陀螺仪(7)采集的转角信号进行微分后和重力加速度方向作比较获得所述陀螺仪(7)的位置信息，并根据所述位置信息和所述光电编码器的反馈信息控制所述第一伺服电动机、所述第二伺服电动机、所述第三伺服电动机和所述第四伺服电动机。

技术总结
本发明提供一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，包括转盘、内环、外环、360度球形摄像头、第一伺服电动机、第二伺服电动机、第三伺服电动机、第四伺服电动机和陀螺仪；360度球形摄像头安装于转盘上；转盘通过内环轴与内环枢接且内环轴的两端分别连接第一伺服电动机和第二伺服电动机；外环轴的两端分别连接第三伺服电动机和第四伺服电动机；第一伺服电动机和第二伺服电动机内置有光电编码器。本发明的一种双轴陀螺360度球形摄像头海难搜救平台稳定系统，能够使海上平台隔离外界的干扰，保持动态姿态的精准性，确保安装在平台上的360度球形摄像头或其它跟踪设备可以保持稳定，从而使摄像头或跟踪设备可以精确的找到目标。到目标。到目标。


技术研发人员：赵冰洁 谢卫 向阳 吴卫民 彭茂轩 闵启玄 潘岩
受保护的技术使用者：上海海事大学
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/5/31