头部运动跟踪从动双自由度云台简介(1)
云台的工作原理
云台的工作原理
云台是指在航拍无人机中用来稳定相机的装置，它可以让相机保持水平，减少飞行时的抖动，从而获得更加稳定和清晰的航拍画面。
那么，云台是如何实现这一功能的呢？接下来，我们将详细介绍云台的工作原理。
首先，云台通过内置的陀螺仪和加速度计来感知飞行器的姿态和运动状态。
这些传感器可以实时监测飞行器的倾斜角度、加速度和角速度等参数，从而及时反馈给云台控制系统。
其次，云台控制系统根据传感器的反馈信息，通过内部的电机和伺服系统来实现对相机的实时调整。
当飞行器发生倾斜或者抖动时，云台控制系统会迅速做出反应，调整云台的角度和位置，使相机保持水平并且稳定。
此外，云台还可以根据用户的操作指令进行手动调整，比如改变拍摄角度、旋转或者俯仰等。
这些操作也都是通过云台控制系统来实现的，可以实现精准而灵活的相机控制。
总的来说，云台的工作原理就是通过传感器感知飞行器的姿态
和运动状态，然后通过控制系统对云台进行实时调整，从而保持相
机的稳定和水平。
这种设计可以有效减少飞行时的抖动和晃动，为
航拍画面提供更加清晰和稳定的效果。
在实际应用中，不同类型的云台可能采用不同的传感器和控制
系统，但其基本的工作原理都是类似的。
通过了解云台的工作原理，我们可以更好地理解航拍无人机的工作机制，从而更好地利用和操
作这些设备，获得更加优质的航拍作品。
总之，云台作为航拍无人机中的重要组成部分，其稳定工作原
理的理解对于航拍爱好者和从业者都是非常重要的。
希望通过本文
的介绍，能够对云台的工作原理有一个更加清晰的认识。
自由度云台结构设计
仿真式多自由度云台构造设计目录摘要 (1)前言 (2)第一章绪论 (3)第二章产品的技术指标和技术参数 (4)第一节数控云台的技术指标 (4)第二节可行性论证及技术经济分析 (4)第三章云台总体方案的设计 (5)第一节云台设计方案的提出 (5)第二节云台设计方案的论述 (5)第四章机械局部的设计 (7)第一节步进电机的选用 (7)第二节减速机构传动系统设计 (9)第三节轴的设计 (14)第四节轴承的设计 (15)第五章总结 (18)第六章外文翻译 (19)附录一英文文献翻译 (19)附录二英文文献原文 (23)第七章参考资料 (32)摘要：本次毕业设计是设计闭路电视监控系统中的前端设备——数控云台，此设计根据数控云台的工作环境、机械指标、设计参数和主要技术要求，采用室智能球型云台。
球型外壳能减少灰尘及各种干扰，日常维护方便，可到达隐蔽监视的目的，云台在水平方向可连续350无级变速扫描，并设有设置摄像点的功能。
本设计介绍了数控云台的传动原理、构造特点和功能，并对步进电机的特点作了简单的介绍。
关键词：闭路电视系统数控云台步进电机ABSTRACT：This graduation project is to design a numerical control (NC) sputnik of the closed-circuit video tape system.The project based on the work condition's、the mechanical guideline、the design parameter and the primary technical acquirements.The intellectual spherical sputnik for ind oor was applied to the project.The spherical husk can reduce dust and all kinds of disturb,it is easy to maintain,it can spy in hidden place.In horizon,it can successively scan a round in sleepless timing,and have the function of Preset Positions.The project introduce drugging principle construction features a nd the function of NC sputnik.It simply introduce repeating motor.KEYWORDS:Closed-circuit videotape system, Numerical control sputnik, stepping motor前言随着科学技术的不断开展，人们已经不满足于通信，对信息传输的要求，不但要求听到对方的声音，更希望看到对方的形象，而且还要看到对方活动的现场。
云台的原理和应用笔记
云台的原理和应用笔记1. 介绍云台是一种用于摄像机、望远镜等设备的支架装置，它能够使设备在水平和垂直方向上进行平稳而准确的运动。
云台的原理和应用广泛，从摄影摄像领域到安防监控领域都有重要的作用。
2. 云台的原理云台的运动原理是利用电机动力学，通过控制电机的转动来实现摄像机或其他设备的运动。
云台通常包括水平旋转和垂直旋转两个轴，可以通过电机的控制来实现精确的定位。
2.1 水平旋转云台的水平旋转是通过一个电机控制的转动轴来实现的。
该电机通常被称为水平电机或水平步进电机。
控制系统通过控制电流方向和大小，从而控制电机的旋转方向和速度。
水平旋转可以让设备水平扫描一个区域，实现全方位的观测。
2.2 垂直旋转云台的垂直旋转也是通过一个电机控制的转动轴来实现的。
该电机通常被称为垂直电机或垂直步进电机。
同样地，控制系统通过控制电流方向和大小来控制电机的旋转方向和速度。
垂直旋转可以让设备在垂直方向上进行观测，如向上或向下俯瞰。
2.3 控制系统云台的控制系统是整个云台系统的核心，它负责接收用户的指令，并将其转化为电机控制信号。
控制系统通常包括一个控制器和与电机连接的驱动电路。
控制器可以是一个计算机、无线遥控器或其他设备。
驱动电路通过接收控制信号，并控制电机的转动。
3. 云台的应用云台广泛应用于不同的领域和行业，以下是一些常见的应用场景：3.1 摄影摄像云台在摄影和摄像领域具有广泛的应用。
它可以使摄影师或摄像师在拍摄过程中实现平稳的镜头移动，从而得到更稳定、平滑的画面。
无论是拍摄电影、电视剧还是记录生活中的精彩瞬间，云台都能提供更好的摄影和摄像效果。
3.2 安防监控云台在安防监控领域也是不可或缺的。
安装摄像机的云台可以实现全方位的监控，通过远程控制可以实时调整摄像机的角度和方向，从而更好地监控目标区域。
云台的灵活性和准确性使其成为安防监控系统中的重要组成部分。
3.3 望远镜望远镜上的云台可以让观察者更方便地观测天空中的恒星、行星和其他天体。
云台的原理和应用是什么
云台的原理和应用是什么一、云台的原理云台是一种用来稳定摄像机、相机或其他设备的机械装置。
它通常由电机控制和陀螺仪传感器组成，可以在三个不同的轴上进行运动控制，分别是俯仰轴、横滚轴和偏航轴。
1. 俯仰轴俯仰轴是云台上下运动的轴，它控制着设备的仰角和俯角。
通过电机的驱动，云台能够在垂直方向上进行稳定的运动，使得设备能够跟随运动对象或固定拍摄角度。
2. 横滚轴横滚轴是云台左右倾斜运动的轴，它控制着设备的横滚角。
通过电机的驱动，云台能够保持设备水平，即使在运动中也能保持图像的稳定。
3. 偏航轴偏航轴是云台水平旋转运动的轴，它控制着设备的方向。
通过电机的驱动，云台能够实现设备的旋转，使摄影师或操作者能够自由拍摄不同方向的目标。
二、云台的应用云台作为一种相机稳定装置，广泛应用于摄影、电影拍摄、航拍、安防监控等领域。
1. 摄影领域在摄影领域，云台常用于拍摄运动镜头和稳定拍摄。
通过云台的运动控制，摄影师可以实现平滑的镜头跟踪和运动效果，为影片增加动态感和视觉效果。
2. 电影拍摄在电影拍摄中，云台被广泛应用于大场景的拍摄。
通过云台的控制，摄影机可以追踪移动的演员或拍摄高空俯瞰等特殊角度的镜头，增加电影的观赏性和视觉冲击力。
3. 航拍在航拍领域，云台是无人机的重要组成部分。
它通过电机控制和陀螺仪传感器，可以实现在飞行过程中保持相机的稳定，拍摄到清晰的航拍画面。
4. 安防监控云台还被广泛应用于安防监控领域。
通过云台的控制，摄像机可以实现全方位的观察和监控，能够快速转动和固定镜头，以满足不同场景监控的需求。
三、云台的优势和特点云台作为摄影设备的重要配件，具有以下优势和特点：1. 稳定性云台通过电机和陀螺仪传感器的控制，可以实现设备在运动中的稳定，避免图像模糊或抖动，提供更加清晰的画面。
2. 易于操作云台通常配备有遥控器或控制面板，摄影师或操作者可以通过简单的操作实现拍摄角度和运动效果的控制，提高工作效率。
3. 多轴控制云台通常具有三个轴的控制，能够实现设备在三个方向上的稳定运动，为拍摄提供更大的灵活性和创造空间。
基于OpenMV的运动目标预测跟踪云台
link appraisement柴思博 刘季秋沈阳航空航天大学柴思博（1999），男，本科，主要研究方向为测控技术与仪器。
基金项目：大学生创新创业训练计划项目：X202010143302图1 各系统之间关系拆卸摄像头模块系统，允许OpenMV Cam H7与不同的感光元件模组连接，OpenMV4 H7默认配置的OV7725感光元件处理640×480 8－bit 灰度图或者640×48016－bit RGB565彩色图像可达到60 FPS；当分辨率低于320×240可以达到120FPS。
而大多数简单的算法可以运行60FPS 以上。
OpenMV 摄像头有一个2.8mm 焦距镜头在一个标准M12镜头底座上。
也可以根据需要安装各种特殊的摄像头，如全局快门摄像头模组mt9V034、FLIRLepton 红外热成像模组等。
二自由度舵机云台二自由度舵机云台的特点是尺寸小巧，重量轻，即使是航拍飞行器也能轻松带起。
云台使用3d 打印技术，底盘保留了孔位方便组装，同时也方便更改底盘尺寸以适应各种应用需求。
二自由度舵机云台种自动控制器。
PID 控制器原理简单、方便实现、应用面广泛、控制参数相互独立、易进行参数的选定；而且理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID 控制器是最优配置。
连续系统动态品质校正时，使用PID 调节规律通常较为有效，其优点是参数整定方式简便，可灵活进行结构改变。
本系统设计通过提前算好舵机实际摆动角度对应的信号范围，限定pid 算法使其计算结果在该范围内，以达到有效防止错误信号输出的作用。
设计中优化简化了算法，只保留了PI 部分，并将输出与变量更新部分放在中断函数里，从而避免重复复杂的时间计算，简化计算量的同时提高其运行效率。
图3 二自由度舵机云台实物图图2 二自由度舵机云台三维图图4 OpenMV 程序流程图。
云台跟踪运动目标控制算法
云台跟踪运动目标控制算法摘要：I.引言- 云台跟踪运动目标控制算法的背景和重要性- 本文的目的和结构II.云台跟踪运动目标控制算法的基本原理- 控制算法的定义和作用- 基本原理和核心步骤III.云台跟踪运动目标控制算法的实现- 算法实现的难点和挑战- 解决方案和具体实现IV.云台跟踪运动目标控制算法的应用- 在不同领域的应用案例- 效果和影响V.云台跟踪运动目标控制算法的未来发展趋势- 当前存在的问题和不足- 未来发展的方向和趋势VI.结论- 对云台跟踪运动目标控制算法的评价和总结正文：I.引言云台跟踪运动目标控制算法是自动化控制领域的一个重要研究方向，对于军事、航空航天、安防监控等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍云台跟踪运动目标控制算法的基本原理、实现和应用，并探讨未来的发展趋势。
II.云台跟踪运动目标控制算法的基本原理云台跟踪运动目标控制算法是一种用于控制云台跟踪运动目标的算法，主要通过计算目标的运动轨迹、速度和方向等信息，控制云台进行跟踪。
该算法的基本原理包括以下几个核心步骤：1.目标检测和定位：通过图像处理、雷达等技术手段，检测并定位运动目标的位置和大小。
2.目标跟踪：根据目标的运动轨迹和速度信息，预测目标的未来位置，实现对目标的跟踪。
3.云台控制：根据目标的位置和云台的状态信息，控制云台进行相应角度和速度的调整，实现对目标的跟踪。
III.云台跟踪运动目标控制算法的实现云台跟踪运动目标控制算法的实现过程中，需要解决以下几个难点和挑战：1.目标运动模型的建立：准确地建立目标的运动模型，对于提高跟踪精度至关重要。
2.跟踪策略的选择：针对不同的应用场景，选择合适的跟踪策略，以实现更好的跟踪效果。
3.控制算法的优化：通过调整控制参数和算法结构，提高控制精度和稳定性。
IV.云台跟踪运动目标控制算法的应用云台跟踪运动目标控制算法在军事、航空航天、安防监控等领域具有广泛的应用前景。
例如，在无人机、导弹等武器系统中，该算法可以实现对目标的跟踪和打击；在航空航天领域，可以用于对空间目标、行星等天体的观测和研究；在安防监控领域，可以实现对犯罪嫌疑人的追踪和抓捕等。
云台的名词解释
云台的名词解释近年来，随着科技的不断发展，云台这个名词也越来越为人们所熟知。
云台最初源自摄影和摄像领域，用于稳定摄影设备，保证镜头的稳定和平滑移动。
然而，随着科技的进步，云台的应用范围也不断扩大，涉及到遥控飞行器、军事设备、工业机器人等领域。
本文将对云台的定义、原理和应用进行详细解释，以帮助读者更好地理解这一名词。
一、云台的定义云台是一种用于稳定设备并实现精确定位的装置。
通过使用陀螺仪、传感器和电机等技术，云台能够检测和补偿外部干扰，保持设备的稳定性，并且能够根据需要进行精确定位。
传统的云台通常由两部分组成：底座和支臂。
底座固定在地面上，而支臂则与底座相连接，在其上安装设备。
底座和支臂之间通过电机驱动系统来实现转动和倾斜。
同时，云台内置的传感器会不断感知设备当前的状态，比如角度、速度和加速度等，以便进行实时的调整。
二、云台的原理云台的工作原理可以简单概括为三个方面：感知、补偿和控制。
首先，云台通过内置的传感器对设备的状态进行感知。
这些传感器能够准确测量设备的角度、速度和加速度等参数。
将这些参数传递给云台系统后，系统就能够掌握设备的当前状态。
其次，云台根据感知到的设备状态进行补偿。
云台内部的补偿机制会根据传感器的输出数据，自动控制电机对设备进行微调，以保持设备的稳定性。
无论是外部地震、风力或使用者的移动，云台都能够迅速作出反应，并通过调整电机力度来实现补偿，确保设备的平稳运行。
最后，云台通过控制系统实现操作。
使用者可以通过遥控器、导线或软件来控制云台的转动和倾斜，以实现所需的位置和角度。
三、云台的应用领域1. 摄影和摄像领域：最初，云台主要用于摄影和摄像设备，以消除手颤动和实现平滑的运动。
通过安装相机或摄像机在云台上，并使用遥控设备进行操作，摄影师能够拍摄到更加稳定和流畅的画面，增加作品的专业性。
2. 遥控飞行器：近年来，随着无人机的普及，云台技术也被广泛用于无人机的稳定性提升。
无人机上的云台能够通过控制姿态传感器和电机，实现对机载相机的稳定和平滑控制，提高航拍和观察的效果。
云台跟踪运动目标控制算法
云台跟踪运动目标控制算法1. 引言云台跟踪运动目标控制算法是指在机器视觉领域中，通过使用云台装置控制相机的方向和角度，实现对运动目标的跟踪和拍摄。
该算法在许多应用中都具有重要的作用，例如无人机、安防监控系统等。
本文将介绍云台跟踪运动目标控制算法的原理、流程和关键技术，以及在实际应用中的一些挑战和解决方案。
2. 算法原理云台跟踪运动目标控制算法的原理是基于运动目标的检测和跟踪。
其主要流程包括以下几个步骤：1.视频帧获取：通过相机或视频源获取连续的视频帧。
2.运动目标检测：对每一帧图像进行目标检测，通常使用基于深度学习的目标检测算法，如基于卷积神经网络（CNN）的目标检测算法（如YOLO、SSD等）。
3.目标跟踪：根据检测到的目标位置，使用目标跟踪算法对目标进行跟踪。
常用的目标跟踪算法有基于卡尔曼滤波器的跟踪算法、基于相关滤波器的跟踪算法等。
4.云台控制：根据目标的位置和运动信息，计算出云台的控制指令，控制云台的方向和角度。
5.图像处理和显示：对跟踪到的目标进行图像处理，如图像增强、目标轮廓绘制等，并将结果显示在输出设备上。
3. 算法流程云台跟踪运动目标控制算法的流程可以分为以下几个步骤：1.初始化：初始化相机、云台和跟踪算法的参数。
2.视频帧获取：通过相机或视频源获取连续的视频帧。
3.运动目标检测：对每一帧图像进行目标检测，得到目标的位置和大小。
4.目标跟踪：根据检测到的目标位置，使用目标跟踪算法对目标进行跟踪，得到目标的运动信息。
5.云台控制：根据目标的位置和运动信息，计算出云台的控制指令，控制云台的方向和角度。
6.图像处理和显示：对跟踪到的目标进行图像处理，如图像增强、目标轮廓绘制等，并将结果显示在输出设备上。
7.循环迭代：重复执行步骤2到步骤6，实现对运动目标的连续跟踪和控制。
4. 关键技术云台跟踪运动目标控制算法中的关键技术包括目标检测算法、目标跟踪算法和云台控制算法。
4.1 目标检测算法目标检测算法是云台跟踪运动目标控制算法中的第一步，其目的是在图像中准确地检测出目标的位置和大小。
二自由度云台非线性反步控制器设计
第27卷㊀第4期2023年4月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.27No.4Apr.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀二自由度云台非线性反步控制器设计黄金杰1,2,㊀梁恒愉3,㊀宫煜晴3,㊀汪文1,㊀孙晓波1(1.哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150080;2.黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室,黑龙江哈尔滨150080;3.哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150080)摘㊀要:针对二自由度云台的跟踪控制问题,依据反步法控制思想,提出一种基于增广李雅普诺夫函数的反步控制器设计方法㊂首先建立二自由度云台的非线性数学模型,并为模型的机械子系统设计了虚拟输入,根据实际控制目标求解虚拟输入的具体表达式㊂其次基于增广李雅普诺夫函数,引入跟踪误差将机械子系统改写为线性微分方程,利用其特征方程根的特点,推导系统实际的控制律,以及控制器参数需满足的条件㊂最后数值实例采用了电动云台拍摄系统远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像,对水平和俯仰方向追踪风机叶片上某一目标点的期望轨迹进行仿真,系统经过4.05s 可达到预期跟踪性能,验证了所提方法的有效性㊂关键词:非线性系统;二自由度云台;反步法;虚拟输入;增广李雅普诺夫函数;全局渐近稳定DOI :10.15938/j.emc.2023.04.015中图分类号:TP23文献标志码:A文章编号:1007-449X(2023)04-0148-07㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-02-22基金项目:国家自然科学基金(61305001);黑龙江省自然科学基金(F201222)作者简介:黄金杰(1967 ),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为学习控制㊁自适应控制;梁恒愉(1992 ),男,博士研究生,研究方向为优化算法㊁学习控制研究;宫煜晴(1996 ),女,博士研究生,研究方向为切换控制系统㊁变参数系统;汪㊀文(1994 ),男,硕士,研究方向为系统辨识㊁学习控制;孙晓波(1964 ),男,教授,研究方向为数字控制㊁现代控制理论㊂通信作者:黄金杰Nonlinear backstepping controller design fortwo-degree-of-freedom pan-tiltHUANG Jinjie 1,2,㊀LIANG Hengyu 3,㊀GONG Yuqing 3,㊀WANG Wen 1,㊀SUN Xiaobo 1(1.School of Automation,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China;2.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Complex Intelligent System and Integration,Harbin 150080,China;3.School of Computer Science and Technology,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)Abstract :For the tracking control problem of two-degree-of-freedom (2-DOF)pan-tilt,a backstepping controller design method based on augmented Lyapunov function is proposed by the backstepping control.Firstly,a nonlinear mathematical model was established for the 2-DOF pan-tilt,and was converted into a state-space form.The specific expression of a virtual input which is designed for the mechanical subsys-tem can be solved according to the actual control target.Secondly,the mechanical subsystem was rewrit-ten into a linear differential equation by introducing tracking error based on an augmented Lyapunov func-tion,while the roots of its characteristic equation was used to find the actual control law of the system and the controller parameters conditions.Finally,in the numerical example,an electric pan-tilt camera sys-tem was used to track the wind turbine blade surface image from distance,and the desired trajectory of a target point on the wind turbine blade was tracked in the horizontal direction and the pitch direction to-gether.The experiment results show that the system can achieve the desired tracking requirements after4.05s,which verifies the effectiveness of the proposed method.Keywords:nonlinear system;two-degree-of-freedom pan-tilt;backstepping method;virtual input;aug-mented Lyapunov function;global asymptotic stability0㊀引㊀言在实际工业领域中,电动云台被广泛使用㊂在控制信号作用下,电动云台可以让其搭载的设备按照指定的速度㊁角度或按照预期的轨迹来运行,例如将电动云台应用于军舰炮台旋转,如果敌方导弹靠近而军舰无法迅速躲避时,可以通过云台搭载武器旋转拦截目标;巡检机器人上应用的云台可完成高效率㊁多角度的巡检工作;卫星信号接收器底部的云台搭载信号接收器可以寻找最优角度接收卫星信号;其中云台搭载摄像机(pan-tilt-zoom,PTZ)等设备实现自动变焦㊁扩大扫描范围㊁监视周围环境的系统应用更加普遍㊂例如文献[1]中提出了一种基于二自由度云台摄像机的人工地标低成本定位系统,利用二自由度云台辅助相机跟踪地标,扩大识别范围㊂许多学者对云台进行了研究[2],例如J.M. Hervé[3]就云台本身的机械结构提出了一种新的二自由度机制,使得水平方向的角度和垂直方向的角度以完全不耦合的方式进行控制㊂另外,云台应用的成果也颇为丰富:例如Robin Yosafat S等人[4]将照相机作为视觉传感器与二自由度伺服云台结合,提出了一种人脸跟踪系统的设计方案,该方案比较了超前滞后补偿器和PID控制方法,通过实验验证表明了PID控制的水平和垂直方向的瞬态响应都快于超前滞后补偿器;Agus Ramelan等人[5]也设计了一种基于二自由度伺服云台的人脸跟踪系统,在控制器设计方法上提出了一种基于仿真的线性二次型控制器(linear quadratic controller,LQC),这种LQC 控制器的输出可以为人脸跟踪控制系统连接的伺服控制系统提供一个参考,更好地满足水平和垂直方向的响应和超调率设计需求㊂肖杨等人[6]针对二自由度视觉伺服云台中相机采样率低的缺陷,基于角度与像素之间的转换关系,提出了一种双环结构的控制方案,取得了较好的控制效果,对响应速度和超调量要求较高的控制器设计有一定的指导意义㊂上述所提出的控制器设计方法都是关于线性控制器的设计方法,基于线性控制理论的结果使用了系统动力学的线性近似,所以控制器通常只在线性化点附近有较好的控制效果㊂要想使电动云台在整个工作范围内都取得较好的控制效果,其相应的控制器则需要基于电动云台的非线性模型进行设计㊂例如,Leng X等人[7]将模糊逻辑算法与滑模控制策略相结合,提出了一种由超声波电机驱动的PTZ系统,解决了传统PTZ系统精度较低㊁鲁棒性较差的问题㊂仇笑天[8]针对传统PID控制算法在面对非线性和参数不确定系统时难以取得较好控制效果的问题,引入模糊控制对PID参数进行实时整定,构建了模糊自整定PID控制器,并对PID控制器参数和模糊控制器的量化因子通过布谷鸟搜索算法(cuck-oo search,CS)进行调整,使所设计控制器达到了预期控制效果,具有良好的控制能力㊂除了通过引进模糊算法或者其他算法改进传统控制方法以应对非线性系统的控制之外,还可以考虑本身就具备处理非线性系统控制问题的方法,如反步法㊂例如Mouhacine Benosman等人[9]对电磁执行器利用反步法设计非线性控制器使得其控制性能得到有效提高㊂刘燕斌等人[10]针对高超音速飞机纵向运动的数学模型具有严重非线性㊁不稳定㊁多变量耦合的特点,采用非线性动态逆控制与反步法相结合的方法为其设计飞行控制系统,以确保高超音速飞机的纵向稳定性,改善其飞行品质㊂这些研究表明反步法为非线性系统控制问题提供了一个很好的思路㊂受上述学者启发,本文为实现一类二自由度电动云台的跟踪控制[11],分别对云台的水平轴运动和俯仰轴运动建立了非线性数学模型,采用反步控制法直接设计非线性水平轴控制器和俯仰轴控制器,无需对模型进行线性化处理,相比传统线性化控制方法能够更加有效跟踪目标的运动轨迹㊂在控制器设计过程中,根据实际跟踪目标,通过设计虚拟输入,将跟踪问题简化为一个关于待设计参数的线性模型稳定性问题,并利用增广李雅普诺夫函数推导出非线性反步控制律,直接处理了系统模型中的非线性项㊂最后结合LaSalle-Yoshizawa定理[12]证明了电动云台系统的全局渐近稳定性,通过电动云台平滑跟踪拍摄风机叶片目标点的实例验证本文方法的优越性㊂941第4期黄金杰等:二自由度云台非线性反步控制器设计1㊀系统模型为建立二自由度电动云台在水平轴上的动力学系统模型,假设水平轴电机的电枢电流和电枢运动范围在磁通线性区域,不考虑线圈产生的磁场中磁通饱和区域[13],那么根据电机的的机械运动特性和基尔霍夫电压平衡方程可得到Jd ωd t+fω=k a i ;a b +θd i d t +Ri +ai (b +θ)2d θd t=u ㊂üþýïïïï(1)式中:J 为电机转动惯量;f 为总摩擦系数;θ为角位移;ω为角速度;k a 为转矩常数;i 为电枢电流;u 为电枢电压;R 为电枢回路总电阻;a 和b 是线圈的常量参数;a /(b +θ)为电枢回路总电感;d θ/d t 为电机反电势㊂后文用 ㊃ 表示欧几里得范数,即对x ɪR n ,有 x =x T x ;用(.)㊃和(.)㊃㊃表示函数或变量对时间的一阶和二阶导数;用C k 表示k 阶可导函数的集合;用(.)T 表示向量或矩阵的转置㊂针对云台水平轴动力学系统(1),定义一个状态向量z =[z 1,z 2,z 3]T=[θ,θ㊃,i ]T,控制目标是使变量[z 1,z 2]T跟踪时变角度和角速度轨迹z ref 1(t ),z ref2(t )=z ㊃ref 1(t ),其中z ref i(t )ɪC k(k ȡ2,i =1,2)㊂于是,可以将原系统模型(1)改写为非线性状态空间模型为z ㊃1=z 2;z ㊃2=k a J z 3-f Jz 2;z ㊃3=-b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1au ㊂üþýïïïïïï(2)本文研究的二自由度云台在水平轴和俯仰轴上各由独立的电机进行控制,两轴之间基本没有耦合关系,根据对称性,俯仰轴模型与水平轴模型一致,不再赘述㊂为方便解释后续章节的控制器设计与稳定性分析等部分,下面给出相关定义定理的说明㊂定义1[14]㊀∀x ɪR n ,有V (x ):R n ңR +,当x ңɕ时,有V (x )ңɕ,则称V (x )径向无界㊂定义2[15]㊀若存在常数k >0,使得定义域D内的两个任意实数x 1㊁x 2均有 f (x 1)-f (x 2) ɤk x 1-x 2 成立,则称f (x )在定义域D 上满足Lipschitz 条件,f (x )在定义域D 上一致连续㊂定义3[16]㊀考虑如下系统x ㊃=f (x ,t );x (t 0)=x 0㊂}(3)其中,x ɪR n ,f (x )在定义域D 上连续且满足局部Lipschitz 条件,同时设f (0)=0,对任意初始值x 0存在系统(2)的唯一解x (t )=x (t ,x 0)满足x (0,x 0)=x (0)㊂由李雅普诺夫第二法,如果存在一个正定函数V (x ),且它关于系统(2)的导数d V (x )/d t 是负定的,那么系统(3)的奇点x =0是渐近稳定的,系统(3)的奇点x =0的吸引域是所有具有性质lim t ңɕx (t ,x 0)=0的点的集合㊂如果吸引域是整个相空间R n ,则x =0是全局渐近稳定的㊂引理1[17](LaSalle-Yoshizawa 定理)㊀假设x =0是系统(2)的一个平衡点,同时f 在时间t 内关于x是局部Lipschitz 的㊂假设V (x ):R n ңR +是连续可微且正定的径向无界函数,使得V ㊃(x )ɤ-W (x )ɤ0(∀t ȡ0,x ɪR n )成立,其中W 为连续函数,那么系统(3)所有的解都是全局一致有界的,且满足lim t ңɕW (x (t ))=0,当W (x )正定时,系统全局渐近稳定且收敛于平衡点x =0㊂2㊀控制器设计与稳定性分析通常二自由度电动云台两个维度的方向分别由两个参数性能相同的同类型电机控制,所以俯仰轴与水平轴控制器设计完全一致,下面推导水平轴方向的控制器设计步骤㊂由原系统的非线性状态空间模型(2)可以看出,前2个状态方程是由式(1)中电机的机械特性方程转化得到,故称为机械子系统,控制器设计目标是使机械子系统的状态变量z 1和z 2跟踪预期轨迹,而对状态变量z 3无特别要求㊂结合反步法控制思想,可将原系统控制问题分解为若干个简单的子系统控制问题,进而逆向设计控制器㊂步骤1:根据实际跟踪控制目标,推导虚拟输入u ~㊂观察系统(2)中机械子系统的状态方程,可将其看做状态变量为z 1和z 2,控制输入为z 3的二阶系统,于是引入虚拟控制输入,记u ~=z 3,代入得到机械子系统的跟踪控制模型为51电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀z ㊃1=z 2;z ㊃2=k a J u ~-f Jz 2㊂}(4)针对机械子系统构造李雅普诺夫函数V sub =c 32(z 1-z ref 1)2+12(z 2-z ref 2)2㊂(5)式中c 3>0为待设计参数㊂取V sub 沿着子系统(3)轨迹的导数,有V ㊃sub =c 3(z 1-z ref 1)(z ㊃1-z ㊃ref1)+(z 2-z ref2)(z ㊃2-z ㊃ref2)=(z 2-z ref2)c 3(z 1-z ref1)+k a J u ~-f Jz 2-z ㊃ref 2[]㊂(6)据定义3,使V ㊃sub =-c 1(z 2-z ref 2)2<0,其中c 1>0为待设计参数,则需设计虚拟输入u ~=Jk af Jz 2+z ㊃ref 2-c 3(z 1-z ref 1)-c 1(z 2-z ref 2)[]㊂(7)步骤2:基于增广李雅普诺夫函数,设计实际输入u ㊂为保证步骤1中机械子系统的状态变量能够按照预期轨迹运行,需使得u ~=z 3,即z 3渐近稳定到u ~,故令e =z 3-u ~表示两者之间的偏差,设计一个增广的李雅普诺夫函数V aug =V sub+e 22㊂(8)取V aug 沿着整个系统(3)的轨迹导数,并结合式(8)有V ㊃aug =c 3(z 1-z ref 1)(z ㊃1-z ㊃ref1)+(z 2-z ref 2)(z ㊃2-z ㊃ref2)+e (z ㊃3-u ~㊃)=(z 2-z ref 2)c 3(z 1-z ref 1)+k a J(e +u ~)-[fJz 2-z ㊃ref 2]+e (z㊃3-u ~㊃)㊂(9)考虑系统状态空间模型(2)和式(8),将上式整理为V ㊃aug=(z 2-z ref2)c 3(z 1-z ref 1)+k a J u ~-f Jz 2-z ㊃ref 2)+[e (k a J (z 2-z ref 2)-b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1a u -u ~㊃]=-c 1(z 2-z ref 2)2+e (k a J(z 2-z ref2)-[b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1au -u ~㊃)]㊂(10)据定义3,对所有的z 1ʂz ref 1㊁z 2ʂz ref2及e ʂ0,欲使V ㊃aug =-c 1(z 2-z ref 2)2-c 2e 2<0,其中c 2>0为待设计参数,则需设计控制输入u 满足c 2e =k a J (z 2-z ref2)-b +z 1a Rz 3-z 2z 3b +z 1+b +z 1au -u ~㊃㊂(11)最终,得到电动云台系统的控制律u =a b +z 1[-c 2(z 3-u ~)-J (z 2-z ref2)+b +z 1a Rz 3+z 2z 3b +z 1+u ~㊃]㊂(12)式中:u ~=J k af J z2+z ㊃ref 2-c 3(z 1-z ref 1)-c 1(z 2-z ref 2)[];(13)标量c i >0(i =1,2,3))是待设计参数㊂根据水平轴电动云台模型(1),结合上述推导的控制器u 表达式(12)㊁式(13),有如下定理:定理1㊀考虑由系统(1)和控制律式(12)㊁式(13)组成的闭环动力学非线性系统,若存在正标量c i >0(i =1,2,3),且-c 1ʃc 21-4c 3<0,则对任意初始状态[z 1(t 0),z 2(t 0),z 3(t 0)]T ,都有[z 1(t ),z 2(t )]T 一致有界且满足lim t ңɕ[z 1(t ),z 2(t )]=[z ref1(t ),z ref2(t )],则系统(1)全局渐近稳定㊂证明:虚拟输入u ~的导数可以由式(13)表示为u ~㊃=Jk af J z㊃2+z ㊃㊃ref 2-c 3(z ㊃1-z ㊃ref 1)-c 1(z ㊃2-z ㊃ref 2)[]㊂(14)将式(12)㊁式(13)和式(14)代入式(9)可知,控制输入u 作用下的增广李雅普诺夫函数导数满足V ㊃aug =-c 1(z 2-z ref 2)2-c 2e 2ɤ0㊂(15)由定义3可知,从任意初始状态z 2(t 0)和i (t 0)都有lim t ңɕz 2=z ref2且lim t ңɕe =0,即随着时间推进,角速度z 2(t )会渐近跟踪预期轨迹z ref 2(t ),电流z 3则趋近于虚拟输入u ~㊂电动云台系统实现跟踪控制的主要标志为设备的角度和角速度变化量z =[z 1,z 2]T 与目标轨迹z ref 1(t )和z ref 2(t )相一致㊂因此,控制器设计还需使得lim t ңɕz 1=z ref 1,保证角速度跟踪目标轨迹㊂根据上述分析,经过一段时间后,电流z 3会趋近于虚拟输151第4期黄金杰等:二自由度云台非线性反步控制器设计入u ~,那么用虚拟输入表达式(13)替换电流z 3,原机械子系统的状态方程(4)简化为z ㊃1=z 2;z ㊃2=z㊃ref 2-c 3(z 1-z ref1)-c 1(z 2-z ref 2)㊂}(16)定义角度跟踪误差e z 1=z 1-z ref 1,e z 2=z 2-z ref2,则e z 2=e ㊃z 1,将其代入式(16)可得e㊃㊃z 1+c 1e ㊃z 1+c 3e z 1=0㊂(17)显然,如果c 1㊁c 3满足-c 1ʃc 21-4c 3<0㊂(18)则微分方程式(17)的特征方程的根都为负数,这意味着从任意初始状态z 1(t 0)开始,都有lim t ңɕz 1=z ref1㊂此时,很容易找到一个正定的连续函数W (x )=c 0(z 2-z ref 2)2+c 0e 2(c 0<c 1,c 0<c 2)满足lim t ңɕW (x (t ))=0并使V ㊃aug ɤ-W (x )成立,结合引理1可知,定理1成立㊂3 数值仿真与实例分析本文以电动云台拍摄系统(PTZ)远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像为例[2],考察二自由度电动云台反步控制器的控制效果㊂在该系统中,长焦相机固定在电动云台上,远距离拍摄运行中的旋转风机叶片表面图像,长焦相机需在电动云台的控制下在跟随风电叶片旋转的同时沿着风电叶片的轴线方向运动以连续拍摄足够清晰的局部图像,然后通过局部图像拼接,获得风电叶片的完整图像,检测叶片表面是否发生损伤以及损伤情况[18]㊂系统中,电动云台期望的水平角位移轨迹为z ref 1p(t )=0.423sin(0.293t ),期望俯仰角位移轨迹z ref 1t (t )=-0.280cos(0.293t )+0.616,二者均为周期性变化的正弦信号㊂对于这样的参考输入信号,采用一般的鲁棒H ɕ控制器,总是存在一定的稳态跟踪偏差[18]㊂文献[12]进行了改进,增加了动态补偿控制,能渐近跟踪阶跃型参考信号,但对周期变化的信号效果不大,难以消除稳态跟踪误差㊂本文采用反步法设计控制器对电动云台进行控制㊂电动云台参数如下:a =14.96ˑ10-6N㊃m 2/A 2;b =4ˑ10-5m;电枢电阻R =2.270Ω;转矩常数k a =0.250N㊃m /A;转动惯量J =0.002kg㊃m 2;总摩擦系数f =0.001N㊃m /s㊂控制器参数c 1㊁c 2和c 3的选取需要保证是满足式(18)的正实数,选取初始值后根据经验法进行微调,结合实际仿真曲线的效果,如角速度跟踪时间尽可以快,可得到参数c 1=100,c 2=5000,c 3=100㊂由上述给定的云台参数及控制器参数,结合式(12)㊁式(13)和式(14)得到相应地控制器为u =u ~+1.1968ˑ10-74ˑ10-5+z 1z ref 1+0.06174ˑ10-5+z 1z ref2+6.1037ˑ10-44ˑ10-5+z 1z ㊃ref 2+1.1968ˑ10-74ˑ10-5+z 1z ㊃㊃ref 2㊂(19)式中u ~=-0.05984ˑ10-5+z 1z 1-0.06144ˑ10-5+z 1z 2+(2.27-0.07634ˑ10-5+z 1)z 3+0.06144ˑ10-5+z 1z 2z 3㊂结合上述期望水平角位移轨迹z ref1p (t )和期望俯仰角位移轨迹z ref1t (t )可得水平方向控制器和垂直方向控制器u 1和u 2分别为u 1=u ^+5.0625ˑ10-84ˑ10-5+z 1sin(2.093t )+0.05464ˑ10-5+z 1cos(2.093t )-0.00114ˑ10-5+z 1ˑsin(2.093t )-4.6416ˑ10-74ˑ10-5+z 1cos(2.093t );(20)u 2=u ^-3.3510ˑ10-84ˑ10-5+z 1cos(2.093t )+7.3722ˑ10-84ˑ10-5+z 1+0.03624ˑ10-5+z 1sin(2.093t )+7.4867ˑ10-44ˑ10-5+z 1cos(2.093t )-3.072ˑ10-74ˑ10-5+z 1sin(2.093t )㊂(21)取水平方向初态为z 1p (0)=-0.1,z ㊃1p (0)=0,z ㊃㊃1p(0)=0;俯仰方向初态z 1t (0)=0.2,z ㊃1t (0)=0,z ㊃㊃1t (0)=0㊂水平方向角位移轨迹跟踪如图1所示,在3.33s 后角位移跟踪误差减小到0.0041rad 以下,跟踪误差逐渐收敛至0;俯仰方向角位移跟踪如图2所示,角位移误差在3.54s 后减小到0.0041rad 以下,成功追踪上目标的角位移㊂水平方向和俯仰方向的角速度跟踪情况如图3㊁图4所251电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀示,分别在3.64s 和4.05s 后,角速度误差减小到了0.0025rad /s 以下,实现平滑跟踪㊂水平方向和俯仰方向共同运动追踪风机叶片上某一目标点时的整体跟踪效果如图5所示㊂水平方向和俯仰方向在给定的初始状态下开始跟踪期望轨迹,刚开始误差明显存在,经过4.05s 调整后PTZ 运动轨迹与目标点运动轨迹大致重合,证明了系统具有良好的跟踪效果㊂图1㊀水平角位移跟踪Fig.1㊀Pan angular displacementtracking图2㊀俯仰角位移跟踪Fig.2㊀Tilt angular displacementtracking图3㊀水平角速度跟踪Fig.3㊀Pan angular velocitytracking图4㊀俯仰角速度跟踪Fig.4㊀Tilt angular velocitytracking图5㊀云台角位移跟踪轨迹三维图Fig.5㊀3D diagram of the pan-tilt angular displacementtracking trajectory4㊀结㊀论本文针对一类二自由度电动云台的跟踪控制问题提出了一种非线性反步控制器设计方法㊂在建立了电动云台的非线性数学模型后,根据反步法的设计思想,先采用一般李雅普诺夫函数确定虚拟输入,然后利用增广李雅普诺夫函数设计系统控制律;进而,根据机械子系统的跟踪误差微分方程求解控制器参数范围;最后,结合LaSalle-Yoshizawa 定理证明系统全局渐近稳定㊂经数值实例表明,所提方法设计的反步控制器能够有效实现二自由度电动云台的轨迹对周期信号的跟踪控制㊂参考文献:[1]㊀CHEN Diansheng,PENG Zhaoliang,LING Xiao.A low-cost lo-calization system based on artificial landmarks with two degree of freedom platform camera[C]//International Conference on Robot-ics and Biomimetics (ROBIO 2014),December 5-10,2014,Bali,Indonesia.2015:625-630.[2]㊀高松.基于电动云台的风机叶片表面图像跟踪拍摄[D].哈351第4期黄金杰等:二自由度云台非线性反步控制器设计尔滨:哈尔滨理工大学,2021.[3]㊀HERVÉJ M.Uncoupled actuation of pan-tilt wrists[J].IEEETransactions on Robotics,2006,22(1):56.[4]㊀YOSAFAT S R,MACHBUB C,HIDAYAT E M I.Design andimplementation of pan-tilt control for face tracking[C]//20177th IEEE International Conference on System Engineering and Tech-nology(ICSET),October2-3,2017,Shah Alam,Malaysia.2017:217-222.[5]㊀RAMELAN A,SAPUTRO J S,APRIBOWO C H B,et al.Designand simulation linear quadratic gaussian(LQG)for pan-tilt face tracking camera servos[C]//AIP Conference Proceedings2217, 030073(2020).The5th International Conference on Industrial, Mechanical,Electrical and Chemical Engineering2019(ICIMECE 2019),2019,Surakarta,Indonesia.2020:2217(1):030073. 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云台的工作原理
云台的工作原理云台是一种用于摄像机、望远镜等设备的装置，它可以使设备在水平和垂直方向上进行稳定的旋转和转动，从而实现拍摄或观察目标的功能。
云台的工作原理主要涉及到控制系统、传感器和电机等方面的技术。
首先，让我们来了解一下云台的基本构造。
云台通常由两部分组成，一部分是底座，另一部分是云台头。
底座安装在固定的支架上，可以使整个云台固定在一个位置上。
云台头则安装在底座上，可以实现水平和垂直方向上的旋转和转动。
云台头上通常还会安装相机、望远镜等设备，从而实现对目标的观察或拍摄。
云台的工作原理主要依赖于控制系统、传感器和电机等关键部件。
首先，控制系统是整个云台的大脑，它负责接收用户输入的指令，并通过传感器获取设备当前的姿态信息，然后控制电机实现相应的调整。
传感器是云台的感知器官，它可以实时地感知设备的姿态信息，如俯仰角、方位角等，然后将这些信息传输给控制系统。
电机则是云台的执行器，它可以根据控制系统的指令，实现对云台头的旋转和转动。
在实际工作中，用户可以通过遥控器、手机App等方式向云台发送指令，控制云台头的旋转和转动。
当用户输入指令后，控制系统会通过传感器获取设备当前的姿态信息，然后计算出需要调整的角度和速度，并将这些指令传输给电机。
电机根据接收到的指令，实现对云台头的调整，从而使设备对准目标并保持稳定。
在实际应用中，云台广泛应用于监控摄像机、航拍无人机、望远镜等设备中。
通过云台的稳定控制，这些设备可以实现对目标的精准观察和拍摄，从而满足不同领域的需求，如安防监控、航拍摄影、天文观测等。
总的来说，云台的工作原理主要涉及到控制系统、传感器和电机等关键技朰。
通过这些技术的协同作用，云台可以实现对设备的稳定控制，从而实现对目标的精准观察和拍摄。
随着科技的不断发展，云台技术也在不断创新和完善，为各行各业带来了更多的便利和可能。
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头部运动跟踪从动双自由度云台简介
头部运动跟踪从动双自由度云台，以双自由度云台为基础平台，通过采集头部运动来控制云台拍摄方向。
我们在云台的控制方式上作了改进和创新，采集操作员头部运动来控制云台运动，同时，云台搭载的无线视频传输系统会将图像同步传输回来并且将图像显示在视频眼镜内的LED屏幕上，实现空中的云台运动拍摄图像和地面显示图像同步随动。
头部运动跟踪从动双自由度云台系统是由模型直升机、云台、摄像设备、微波视频传输设备、飞行遥控设备、视频遥控设备和地面监控设备组成，可实现云台对头部运动的从动，并且实现拍摄同步传输可视化功能。
这套系统集成了头部运动采集陀螺仪，微型LED视频显示屏，光学调焦透镜，辅助以9通道以上遥控器，6通道以上接收机，以及视频采集传输系统，来完成头部运动采集和视频同步传输以及显示功能。
下面介绍各分系统特点。
一、双自由度云台：
双自由度云台是为结合使用头部运动跟踪系统而量身设计的。
该云台的主要特点是：
1、额定负载更大。
我们采用了日本京商的90级汽油直升机，额定负载可达8kg，该直升机的负债能力强，质量大，在空中的稳定性较小型直升机高，而且续航时间更久，航行半径也相应扩大；
2、负载空间更宽。
云台空间为246×300×226，这样不仅能装小巧的卡片相机，也能装专业的单反相机，还能搭载高清的HDV摄像机（300×120×150以内）；
3、拍摄视角更广。
拍摄视角为：120°、360°，可拍摄视野非常大；
4、摄像更平稳，相质质量高。
采用收索舵机加一级减速传动，使两个自由度的运动更加平稳顺畅，从而使拍摄到的画面连续，晃动小，云台通过皮带传动，提高精准度，平滑性，提高稳定性。
使用了收索舵机，完成俯仰以及水平运动所必须的大角度运动；
5、减震效果更好。
云台除了使用O型圈减震，还加了4个阻尼避震器，减
震效果更好，拍摄到的画面更清晰；
6、组合式同步带轮和齿轮的设计。
用碳纤板做带轮，采用CNC数控雕刻机加工，精度高，重量轻，强度大，可靠性高。
此云台在第十一届“摇篮杯”课外学术科技作品竞赛中荣获一等奖，现在正在参加第五届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛。
图1 云台3D设计图图2 云台实物图
二、头部运动跟踪系统：
头部运动通过在视频眼镜内部的两个单轴陀螺仪分解为水平竖直方向的分运动，通过遥控器的教练端口，将信号传递给云台的控制舵机，使舵机将头部运动放大并实现头部的从动，同时，云台上搭载的视频采集摄像头将图像实时的回传，并显示在视频眼镜的LED显示屏上。
1.随头部运动而云台随动，非常灵活，并且可控性强，完全自动化完成，不需人工干预。
2.画面实时传输。
为侦查的及时控制以及侦察现场维护提供第一手的情报，为后续处理人员提供处理突发事件的事实依据。
并且该任务云台采用高清高质的摄像设备，传输的画面更加清晰，分辨率更高，更加可靠。
3.侦察面积广。
由于云台提供了一个空中的监视平台，相比陆地上侦察，其右视野范围广大，可视距远等特点，可侦察范围宽广。
并且云台使用收索舵机，可完成270°的转动角度，完全满足头部运动的各种动作。
4.信号稳定。
我们使用的是2.4G的传输和接收设备，同时使用标准的AV 信号输出线，信号接收的通用性非常好，使用FM信号，功耗为8v 110ma，而且接收灵敏度高。
5.安全且成本低廉。
本云台相对成本较低，而且，并不会在侦查时危害操作人员的人身安全。
6.采用大型的模型直升机作为载机，使得航程更远，拍摄周期长，并且还采用大功率发射设备，使得其可操控以及可视半径尽可能的增大，同时，尽可能的减小了传输图像的延迟，保证图像的实时性。
7.云台在随模型飞机做机动动作时，电子设备适应性高，不需要考虑加速度对云台以及电子设备的影响，安全、稳定。
允许做普通有人侦察机所不能的高难度，高加速的机动动作，这样可以预防或者摆脱某些危险发生。
三、应用：
随着数字化城市和数字化地球等一系列地理信息系统的实施与发展，航拍图象作为遥感图象的重要组成部分，以其大量的数据信息和几何分辨率受到了普遍的重视，在民用林业方面，考察树种的分布和或森林火灾的发现与监视，农业上可以判断农作物的长势和病虫害的防治，以及环境监测和突发事件的评估等等。
在军事上可以用于敌情侦察和战场形态的评估。
而模型直升机飞行稳定灵活。
在其上加装拍摄平台可以完成多种拍摄任务，具有成本低、安全性高、控制精确、拍摄效果好等特点。
我们将二者集成，并优化了设计，在生活中可用于建筑、风景、现场活动的立体报道。
在工农业领域可用于考察各种大气、水文、地理参数，服务于项目的评估和规划。
我们认为其主要用途还是作为侦察机使用，在军事领域可利用其低成本和掩护性作为空中侦察平台。
且不论军用或者民用，该系统都可以完成空中的航拍任务。
比如考察灾情，考察水文、地质等，还有提供营救定位，空中的无人化监视等。
最重要的是本产品可以不需要控制飞行姿态的情况下，完全满足侦查员对视野范围、视野位置的定位要求。
可以以最少的操作，最安全的方式，完成侦察任务，减小操作产生的危险性，满足侦察的一系列要求。
而且，该系统的移植性非常好，可以运用于不同的飞机上，这套系统简单实用，而且非常容易实现低空摇杆定位需要，目前，我们用在了固定翼飞机的航拍以及载重的定点空投项目上。
头部运动跟踪从动双自由度云台基本参数基本尺寸246×300×226（长×宽×高）
主要材料5mm铝合金支撑架，3mm玻纤板，减震海绵
4.8V镍氢组电（为接收机供电）
电源
3S锂电12V（为视频发射模块供电）
运动自由度2（x方向转动，y方向转动）
俯仰±120°(x转动)，
运动倾角
翻转±360°(y转动）
拍摄视角水平±120°，竖直±360°
遥控距离400m（空旷地）
视频设备 2.4G发射接收模块，头部运动采集视频眼镜
头部运动跟踪从动双自由度云台
头部运动跟踪从动双自由度云台近照
由于时间仓促，并且北京国庆阅兵的原因，全市全面禁飞，所以，到目前没有照片或者视频可以展示。
，立体摄像头找林宇，淘宝上有卖，查一下。
头部从动找马萧。