用于小型無人機(jī)的超聲波高度表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中低速小型無人機(jī)近地測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于小型無人機(jī)的超聲波高度表。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在世界范圍內(nèi)，小型無人機(jī)的自主起降技術(shù)仍然是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，最主要的原因在于:無人機(jī)自主起降時(shí)，無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀需要精確控制飛機(jī)的離地高度，但是一般飛行器上使用的測(cè)距裝置，如無線電高度表、激光高度表等，很難滿足小型無人機(jī)對(duì)其體積、重量、功耗以及成本方面的苛刻需求。然而，相比彈射、傘降、撞網(wǎng)等發(fā)射回收方式，無人機(jī)自主起降方式的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的，對(duì)于用戶而言，它既不需要任何額外的支援保障設(shè)備，又不需要人工操控干預(yù)，顯然是最經(jīng)濟(jì)、最便于使用的發(fā)射回收方式。對(duì)于無人機(jī)廠商尤其是民營廠商而言，具有自主起降能力的產(chǎn)品既節(jié)約開發(fā)成本，又具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]因此，為了解決使用需求與技術(shù)瓶頸之間的突出矛盾，亟需設(shè)計(jì)一種體積小、成本低、功耗低、精度高的用于小型無人機(jī)的測(cè)距裝置，為自動(dòng)駕駛儀提供無人機(jī)近地時(shí)的離地高度，從而使無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主起降功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何設(shè)計(jì)一種體積小、成本低、功耗低、精度高的用于小型無人機(jī)的測(cè)距裝置。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于小型無人機(jī)的超聲波高度表，包括:超聲波探頭和信號(hào)采集盒，其中，所述超聲波探頭用于在信號(hào)采集盒的控制下，將電脈沖轉(zhuǎn)換成超聲波束，以及將障礙物反射回來的超聲波束轉(zhuǎn)換成電脈沖傳送給信號(hào)采集盒；所述信號(hào)采集盒包括工裝殼體和電路板，所述工裝殼體上安裝有兩個(gè)電連接器，第一電連接器與所述超聲波探頭連接，用于收、發(fā)超聲波探頭的電脈沖，第二電連接器用于向外發(fā)送距離信號(hào)以及接收對(duì)超聲波高度表的使能控制信號(hào)；所述電路板包括第一電路板和第二電路板，所述第一電路板為測(cè)距控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)超聲波探頭發(fā)出超聲波束，所述第二電路板上安裝有微控制器與電源模塊，這兩塊電路板通過插針焊接的方式疊摞在一起。
[0008]優(yōu)選地，所述工裝殼體為鋁合金六面體，底面帶有凸緣，凸緣上有四個(gè)安裝孔位；所述超聲波探頭通過同軸電纜及同軸插頭與第一電連接器相連；所述工裝殼體上的兩個(gè)電連接器均為彎插印制板焊接形式的電連接器，尾部焊接在第二電路板上，與同軸插頭對(duì)插的第一電連接器的一端通過螺釘固定在工裝殼體上；第一電連接器為50 Ω特性阻抗的同軸連接器；第二電連接器為4芯航空連接器。
[0009]優(yōu)選地，所述同軸電纜的長度小于5m。
[0010]優(yōu)選地，所述插針的長度為3cm。
[0011]優(yōu)選地，所述微控制器采用PIC12C508A芯片實(shí)現(xiàn)，電源模塊采用MIC29301芯片實(shí)現(xiàn)。
[0012](三)有益效果
[0013]本發(fā)明將超聲波測(cè)距技術(shù)引入無人機(jī)近地測(cè)距中，設(shè)計(jì)了一種用于小型無人機(jī)的超聲波高度表，其具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、造價(jià)低廉。本發(fā)明所選用的元器件都是工業(yè)級(jí)常見產(chǎn)品，成本低廉，不會(huì)對(duì)無人機(jī)整機(jī)造價(jià)造成較大影響，從而使無人機(jī)系統(tǒng)更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
[0015]2、體積小。超聲波高度表的探頭無任何額外防護(hù)裝置，可直接安裝在無人機(jī)的機(jī)腹或機(jī)翼底部，占用空間很小，不會(huì)對(duì)無人機(jī)蒙皮強(qiáng)度造成較大影響；超聲波高度表的信號(hào)采集盒采用電路板疊摞方式，將體積壓縮到最小，降低了無人機(jī)艙位排布及配重難度。
[0016]3、功耗可控。超聲波高度表選用低功耗元器件，自身的功耗已經(jīng)很小，但是為了進(jìn)一步節(jié)約小型無人機(jī)極為有限的電力供應(yīng)，超聲波高度表具有使能控制功能，以便無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀在必要的時(shí)候即起降階段才使其開啟，而其它飛行階段都使其處于待機(jī)模式。
[0017]4、精度高。超聲波高度表的測(cè)距范圍為0.15m?11m，相對(duì)精度為±1%。因此，無人機(jī)離地高度越小，絕對(duì)誤差越小，無人機(jī)停機(jī)時(shí)，超聲波探頭的離地高度即為超聲波測(cè)距誤差，本發(fā)明可達(dá)到0.5cm。所以，超聲波高度表的測(cè)距誤差完全滿足無人機(jī)自主起降需求。
[0018]5、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。超聲波高度表為自動(dòng)駕駛儀提供5Hz的數(shù)據(jù)刷新率，可滿足自動(dòng)駕駛儀對(duì)無人機(jī)的降高速率控制。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的超聲波高度表的組成框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的超聲波高度表中電路板的組成框圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的超聲波高度表的電路板上的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于小型無人機(jī)的超聲波高度表，包括:超聲波探頭6和信號(hào)采集盒，其中，所述超聲波探頭6超聲波探頭集超聲波束的收、發(fā)于一體，用于在信號(hào)采集盒的控制下，將電脈沖轉(zhuǎn)換成超聲波束，以及將障礙物反射回來的超聲波束轉(zhuǎn)換成電脈沖傳送給信號(hào)采集盒；所述信號(hào)采集盒包括工裝殼體5和電路板，所述工裝殼體5上安裝有兩個(gè)電連接器，第一電連接器(即第一插座3)與所述超聲波探頭6連接，用于收、發(fā)超聲波探頭6的電脈沖，第二電連接器(即第二插座4)與自動(dòng)駕駛儀接口，用于向自動(dòng)駕駛儀發(fā)送距離信號(hào)，以及接收自動(dòng)駕駛儀向超聲波高度表發(fā)送的使能控制信號(hào)；所述電路板包括第一電路板I和第二電路板2，所述第一電路板I為測(cè)距控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)超聲波探頭發(fā)出超聲波束，所述第二電路板2上安裝有微控制器與電源模塊，這兩塊電路板通過插針焊接的方式置擦在一起，以便減小超聲波聞度表的尺寸。
[0024]所述工裝殼體5為鋁合金六面體，底面帶有凸緣，凸緣上有四個(gè)安裝孔位；所述超聲波探頭6通過同軸電纜7及同軸插頭8與第一電連接器相連；所述工裝殼體5上的兩個(gè)電連接器均為彎插印制板焊接形式的電連接器，尾部焊接在第二電路板2上，與同軸插頭8對(duì)插的第一電連接器的一端通過螺釘固定在工裝殼體5上；第一電連接器為50 Ω特性阻