用于小型無人機測距的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種用于小型無人機測距的裝置，屬于中低速小型無人機近地測距技術領域。本實用新型專利技術將超聲波測距技術引入無人機近地測距，所設計出的用于小型無人機測距的裝置體積小、功耗低，適于安裝在載重較輕的小型無人機上。該用于小型無人機測距的裝置包括超聲波探頭和信號采集盒，輸出信號為超聲波在飛機與地面之間往返所用的時間脈沖。本實用新型專利技術的優點是：造價低廉、小巧輕盈、功耗低、精度高、實時性強。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
用于小型無人機測距的裝置
本技術涉及中低速小型無人機近地測距
，具體涉及一種用于小型無人機測距的裝置。
技術介紹
目前，在世界范圍內，小型無人機的自主起降技術仍然是一個技術難點，最主要的原因在于:無人機自主起降時，無人機自動駕駛儀需要精確控制飛機的離地高度，但是一般飛行器上使用的測距裝置，如無線電高度表、激光高度表等，很難滿足小型無人機對其體積、重量、功耗以及成本方面的苛刻需求。然而，相比彈射、傘降、撞網等發射回收方式，無人機自主起降方式的優勢是不言而喻的，對于用戶而言，它既不需要任何額外的支援保障設備，又不需要人工操控干預，顯然是最經濟、最便于使用的發射回收方式。對于無人機廠商尤其是民營廠商而言，具有自主起降能力的產品既節約開發成本，又具有很強的市場競爭力。。因此，為了解決使用需求與技術瓶頸之間的突出矛盾，亟需設計一種體積小、成本低、功耗低、精度高的用于小型無人機的測距裝置，為自動駕駛儀提供無人機近地時的離地高度，從而使無人機實現自主起降功能。
技術實現思路
(一 ) 要解決的技術問題本技術要解決的技術問題是:如何設計一種體積小、成本低、功耗低、精度高的用于小型無人機測距的裝置。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本技術提供了一種用于小型無人機測距的裝置，包括:超聲波探頭和信號采集盒，其中，所述超聲波探頭用于在信號采集盒的控制下，將電脈沖轉換成超聲波束，以及將障礙物反射回來的超聲波束轉換成電脈沖傳送給信號采集盒；所述信號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電連接器，第一電連接器與所述超聲波探頭連接，用于收、發超聲波探頭的電脈沖，第二電連接器用于向外發送距離信號以及接收對所述裝置的使能控制信號；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距控制模塊，用于驅動超聲波探頭發出超聲波束，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。優選地，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。優選地，所述同軸電纜的長度小于5m。優選地，所述插針的長度為3cm。優選地，所述微控制器采用PIC12C508A芯片實現，電源模塊采用MIC29301芯片實現。(三)有益效果本技術將超聲波測距技術引入無人機近地測距中，設計了一種用于小型無人機測距的裝置，其具有如下優點:1、造價低廉。本技術所選用的元器件都是工業級常見產品，成本低廉，不會對無人機整機造價造成較大影響，從而使無人機系統更具價格競爭力。2、體積小。用于小型無人機測距的裝置的探頭無任何額外防護裝置，可直接安裝在無人機的機腹或機翼底部，占用空間很小，不會對無人機蒙皮強度造成較大影響；用于小型無人機測距的裝置的信號采集盒采用電路板疊摞方式，將體積壓縮到最小，降低了無人機艙位排布及配重難度。3、功耗可控。用于小型無人機測距的裝置選用低功耗元器件，自身的功耗已經很小，但是為了進一步節約小型無人機極為有限的電力供應，超聲波高度表具有使能控制功能，以便無人機自動駕駛儀在必要的時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模式。4、精度高。用于小型無人機測距的裝置的測距范圍為0.15m?11m，相對精度為± I %。因此，無人機離地高度越小，絕對誤差越小，無人機停機時，超聲波探頭的離地高度即為超聲波測距誤差，本技術可達到0.5cm。所以，用于小型無人機測距的裝置的測距誤差完全滿足無人機自主起降需求。5、實時性強。用于小型無人機測距的裝置為自動駕駛儀提供5Hz的數據刷新率，可滿足自動駕駛儀對無人機的降高速率控制。【附圖說明】圖1為本技術的用于小型無人機測距的裝置的組成框圖；圖2為本技術的用于小型無人機測距的裝置中電路板的組成框圖；圖3為本技術的用于小型無人機測距的裝置的電路板上的工作流程圖。【具體實施方式】為使本技術的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本技術的【具體實施方式】作進一步詳細描述。如圖1所示，本技術提供了一種用于小型無人機測距的裝置，包括:超聲波探頭6和信號采集盒，其中，所述超聲波探頭6超聲波探頭集超聲波束的收、發于一體，用于在信號采集盒的控制下，將電脈沖轉換成超聲波束，以及將障礙物反射回來的超聲波束轉換成電脈沖傳送給信號采集盒；所述信號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)與自動駕駛儀接口，用于向自動駕駛儀發送距離信號，以及接收自動駕駛儀向用于小型無人機測距的裝置發送的使能控制信號；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為測距控制模塊，用于驅動超聲波探頭發出超聲波束，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疊摞在一起，以便減小用于小型無人機測距的裝置的尺寸。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特性阻抗的同軸連接器；第二電連接器為4芯航空連接器。超聲波探頭6是一個獨立的部件，采用SensComp公司的Series600,探頭通過軟質同軸電纜及同軸插頭與第一電連接器相連，電纜的長度可根據飛機尺寸及超聲波探頭安裝位置而定，最長不超過5m。第二電路板2也是一個獨立部件，與超聲波探頭配套使用，選用SensComp公司的6500測距控制模塊，它與第一電路板I元件面相向，并通過3cm長的插針焊接在一起，插針既提供了二者信號交互的介質，又是第二電路板2的固定裝置，插針既提供了通信介質，又作為緊固裝置，這樣的結構安裝方式極大減小了用于小型無人機測距的裝置的尺寸和重量。如圖2所示，工裝殼體內的第一電路板上安裝微控制器PIC12C508A和電源模塊MIC29301，第二電路板為6500測距控制模塊。MIC29301為整個電路板提供5V電源，它還接收外部使能控制信號。6500測距控制模塊與微控制器PIC12C508A之間的接口信號包括:啟動信號、消隱禁止信號和回聲信號。微控制器PIC12C508A對外輸出一路距離脈沖信號。測距流程如下:(I)微控制器用GP4引腳作為距離脈沖信號，初始態置I ;同時用GPO引腳驅動測距控制模塊的INIT引腳，測距控制模塊再驅動超聲波探頭發出超聲波束；(2)微控制器延時1ms，避開超聲波束發送起始階段可能收到的雜波，然后用GP2引腳驅動測距控制模塊的BINH引腳，允許測距控制模塊反饋ECHO回聲信號；(3)微控制器GP3引腳接收測距控制模塊的ECHO本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于小型無人機測距的裝置，其特征在于，包括：超聲波探頭和信號采集盒，其中，所述超聲波探頭用于在信號采集盒的控制下，將電脈沖轉換成超聲波束，以及將障礙物反射回來的超聲波束轉換成電脈沖傳送給信號采集盒；所述信號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電連接器，第一電連接器與所述超聲波探頭連接，用于收、發超聲波探頭的電脈沖，第二電連接器用于向外發送距離信號以及接收外部對所述裝置的使能控制信號；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距控制模塊，用于驅動超聲波探頭發出超聲波束，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，所述微控制器為PIC12C508A芯片。

【技術特征摘要】
1.一種用于小型無人機測距的裝置，其特征在于，包括:超聲波探頭和信號采集盒，其中，所述超聲波探頭用于在信號采集盒的控制下，將電脈沖轉換成超聲波束，以及將障礙物反射回來的超聲波束轉換成電脈沖傳送給信號采集盒；所述信號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電連接器，第一電連接器與所述超聲波探頭連接，用于收、發超聲波探頭的電脈沖，第二電連接器用于向外發送距離信號以及接收外部對所述裝置的使能控制信號；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距控制模塊，用于驅動超聲波探頭發出超聲波束，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，所述微控制器為PIC12C508A芯片。2.如權利要求1所述的用...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊云星，
申請(專利權)人：中國航天科工集團第三研究院第八三五七研究所，
類型：新型
國別省市：天津;12