[發(fā)明專利]超聲波測距裝置和方法及相關飛行器

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• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107450077A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 胡華智;姚俊浩
• 申請（專利權）人: 億航智能設備（廣州）有限公司
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S7/52
• 代理公司: 深圳市行一知識產權代理事務所(特殊普通合伙)44453
• 代理人: 楊賢

技術領域

本發(fā)明屬于飛行器技術領域，涉及一種飛行器的測距裝置及方法，具體涉及一種超聲波測距裝置和方法及相關飛行器。

背景技術

無人飛行器，簡稱無人機，是一種處在迅速發(fā)展中的飛行裝置，其具有機動靈活、反應快速、無人飛行、操作要求低等優(yōu)點。無人機通過搭載多種傳感器，可以實現影像實時傳輸、高危地區(qū)探測功能，是衛(wèi)星遙感與傳統航空遙感的有力補充。目前，無人機的使用范圍已經擴展到軍事、科研和民用三大領域，具體在電力、通信、氣象、農業(yè)、海洋、勘探、攝影、防災減災、農作物估產、緝毒緝私、邊境巡邏、治安反恐等領域應用甚廣。

測距裝置是無人機中一項非常重要的設備，用于為無人機提供飛行高度、距離障礙物的距離等信息，從而有助于飛行安全。現有的無人機中，通常采用定高計和氣壓計等測量飛行高度。但是，在室內環(huán)境或者飛行高度較低的時候，定高計和氣壓計等存在測量不準等問題。

為此，有些公司開發(fā)了一些超聲波測距裝置。但是，現有的超聲波測距裝置存在精度差，設備復雜，成本高等問題。

鑒于現有技術的上述缺陷，迫切需要一種新型的超聲波測距裝置。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種超聲波測距裝置及方法，以解決目前飛行器的定高方面存在的測量不準、精度差、設備復雜、成本高等問題。

為了實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種超聲波測距裝置，其包括超聲波處理芯片，其特征在于，進一步包括與所述超聲波處理芯片相連的驅動放大電路、與所述驅動放大電路相連的超聲波探頭和與所述超聲波探頭相連的濾波電路，其中，所述超聲波處理芯片用于發(fā)出驅動信號、記錄時間和計算距離，所述驅動放大電路用于對所述超聲波處理芯片發(fā)出的驅動信號進行放大處理，所述超聲波探頭用于將放大處理后的驅動信號轉化為超聲波發(fā)出并接收反射回來的超聲波，所述濾波電路用于對反射回來的超聲波進行初步過濾并將過濾后的信號發(fā)回給所述超聲波處理芯片。

其中，所述超聲波測距裝置進一步包括與所述超聲波處理芯片相連的數字溫度傳感器，所述數字溫度傳感器用于測量溫度并將測量的溫度發(fā)送給所述超聲波處理芯片。

進一步地，其中，所述數字溫度傳感器為LM75A。

更進一步地，其中，所述超聲波處理芯片為PGA450-Q1。

再進一步地，其中，所述PGA450-Q1發(fā)出的驅動信號為40kHz的方波。

再更進一步地，其中，所述驅動放大電路包括中頻放大電路和諧振網絡放大電路。

此外，在本發(fā)明中，所述超聲波探頭為收發(fā)一體式超聲波探頭。

進一步地，其中，所述超聲波探頭的型號為NU40C16TR-2。

更進一步地，其中，所述濾波電路為中值濾波電路。

再進一步地，其中，所述超聲波處理芯片與飛行控制系統的主控單元通信連接。

再更進一步地，其中，所述超聲波處理芯片通過通用異步收發(fā)器與飛行控制系統的主控單元通信連接。

在本發(fā)明中，還提供一種采用上述超聲波測距裝置進行超聲波測距的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、通過所述超聲波處理芯片發(fā)出驅動信號并記錄發(fā)出驅動信號的時間；

2)、通過所述驅動放大電路對所述驅動信號進行放大處理；

3)、通過所述超聲波探頭將放大處理后的驅動信號轉化為超聲波并發(fā)出；

4)、通過所述超聲波探頭接收反射回來的超聲波；

5)、通過所述濾波電路對反射回來的超聲波進行初步過濾并將初步過濾后的信號發(fā)回給所述超聲波處理芯片；

6)、所述超聲波處理芯片接收初步過濾后的信號并記錄時間；

7)、所述超聲波處理芯片根據兩次記錄時間的時間差和聲速計算距離。

所述方法進一步包括：通過所述數字溫度傳感器測試溫度；并且，所述步驟7)中，所述超聲波處理芯片根據所述溫度確定經過溫度補償后的聲速，并根據兩次記錄時間的時間差和經過溫度補償后的聲速計算距離。

進一步地，其中，所述超聲波處理芯片接收初步過濾后的信號并記錄時間包括：所述超聲波處理芯片采集初步過濾后的信號中與所述超聲波探頭發(fā)出的超聲波頻段相同的信號，并在采集到與所述超聲波探頭發(fā)出的超聲波頻段相同的信號時記錄時間。

更進一步地，所述方法進一步包括：

8)、將計算出來的距離發(fā)送給飛行控制系統的主控單元。

而且，本發(fā)明還提供一種采用上述超聲波測距裝置進行超聲波測距的另一方法，其特征在于，包括以下步驟：