CN106054199A - 无人机、超声波测距方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机、超声波测距方法及装置，该方法包括：采样第一档位超声波信号以产生第一采样信号；根据第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；如果是，控制超声波探头切换为第二档位发波；采样第二档位超声波信号，产生第二采样信号；根据第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区且是否有回波；当没有进入第二死区且没有回波时，控制超声波探头切换为第一档位发波。本发明通过对超声波信号进行分析，控制超声波探头发出的超声波信号在高激励功率发波和低激励功率发波之间切换，有效地规避高激励功率发波死区大和低激励功率发波测量距离短的问题，将高激励功率发波测量距离远和低激励功率发波死区小的优点集成在一起。

Description

无人机、超声波测距方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机、超声波测距方法及装置。

背景技术

目前，在无人机行业中，大量使用超声波探头作为测距传感器以测量物体的距离。由超声波探头发射超声波信号，并被被测物体反射回波，根据超声波探头从发射超声波信号到接收回波的时间即可计算出被测物体与无人机的距离。超声波探头分为收发一体超声波探头和收发分离超声波探头。对于收发一体的超声波探头，其具有尺寸小，一体化的优点。但是收发一体的超声波探头，在被激励时会保持一段能量振动和衰减的过程，当被测物体与超声波探头很近时，被测物体反射回的超声波信号在超声波探头能量振动还未结束时到达超声波探头，超声波探头无法识别被测物体反射回的超声波信号，超声波探头则无法测量被测物体的距离，超声波探头能量振动的时间对应的距离即为超声波探头的测量死区。超声波探头保持的能量越多，未衰减能量维持时间越长，测量死区就越大，为了降低收发一体的超声波探头的死区，一般采用降低激励功率的方式，然而，激励功率越大，超声波探头能够测量的距离越远，激励功率越小，其死区虽然小，但是能够测量的距离相应缩短。

正是由于收发一体的超声波探头的这种特性，使得目前大多无人机厂家选择收发分离的超声波探头作为测距传感器，目前还未有有效的办法解决收发一体超声波探头高激励功率死区大，低激励功率测量距离小的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机、超声波测距方法及装置，通过控制超声波探头发出的超声波信号在高激励功率发波和低激励功率发波之间切换，以改善高激励功率发波死区大和低激励功率发波测量距离短的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种超声波测距方法，用于超声波探头，所述方法包括：

采样所述超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；

根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；

当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；

采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；

根据所述第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区且是否有回波；

当所述被测物体没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

优选地，所述根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区的步骤包括：

计算所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第一曲边梯形面积的差值大于或等于第一阈值时，则判断被测物体进入第一死区。

优选地，所述根据所述第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区且是否有回波的步骤包括：

计算所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第二曲边梯形面积的差值大于或等于第二阈值时，则判断被测物体进入第二死区；

对所述第二采样信号按照预设的检索区间进行检索，当在所述检索区间没有检索到回波，则所述被测物体没有回波。

优选地，所述第二采样信号对应有不同的序列号，每一序列号对应不同的回波检索号，所述回波检索号对应有距离值，当在所述检索区间对应的检索号检索到回波，则所述回波检索号对应的距离值即为被测物体与所述超声波探头的距离。

优选地，当所述超声波探头发出的信号为第一档位超声波信号，若所述被测物体没有进入第一死区且有回波时，进行测距，当所述被测物体没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头再次发出第一档位超声波信号。

优选地，当所述超声波探头发出的信号为第二档位超声波信号，若所述被测物体没有进入第二死区且有回波时，进行测距，当所述被测物体进入第二死区，则控制所述超声波探头再次发出第二档位的超声波信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种超声波测距装置，用于超声波探头，所述超声波测距装置包括:

第一采样模块，用于采样所述超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；

第一判断模块，用于根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；

第一切换模块，用于当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；

第二采样模块，用于采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；

第二判断模块，用于根据所述第二采样信号判断所述被测物体是否进入第二死区且是否有回波；

第二切换模块，用于当所述第二采样信号没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

优选地，所述第一判断模块用于计算所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第一曲边梯形面积的差值达到第一阈值时，则被测物体进入第一死区。

优选地，所述第二判断模块用于计算所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第二曲边梯形面积的差值达到第二阈值时，则被测物体进入第二死区；

所述第二判断模块还用于对所述第二采样信号按照预设的检索区间进行检索，当在所述检索区间没有检索到回波，则所述被测物体没有回波。

优选地，所述第二采样信号对应有不同的序列号，每一序列号对应不同的回波检索号，所述回波检索号对应有距离，当在所述检索区间对应的检索号检索到回波，则所述回波检索号对应的距离即为被测物体距离所述超声波探头的距离。

优选地，所述超声波测距装置还包括第一测距模块，所述第一测距模块用于在所述超声波探头发出的信号为第一档位超声波信号时，当所述被测物体没有进入第一死区且有回波，进行测距，当所述被测物体没有进入第一死区且没有回波时，控制所述超声波探头再次发出第一档位超声波信号。

优选地，所述超声波测距装置还包括第二测距模块，所述第二测距模块用于在所述超声波探头发出的信号为第二档位超声波信号时，当所述被测物体没有进入第二死区且有回波时，进行测距，当所述被测物体进入第二死区，控制所述超声波探头再次发出第二档位的超声波信号。

第三方面，本发明实施例提供了一种无人机，所述无人机包括：

存储器；

处理器；及

超声波测距装置，所述超声波测距装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述超声波测距装置包括：

第一采样模块，用于采样超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；

第一判断模块，用于根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；

第一切换模块，用于当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；

第二采样模块，用于采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；

第二判断模块，用于根据所述第二采样信号判断所述被测物体是否进入第二死区且是否有回波；

第二切换模块，用于当所述第二采样信号没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

本发明实施例的有益效果：

本发明提供的无人机、超声波测距方法及装置，所述超声波测距方法包括：采样所述超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；根据所述第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区且是否有回波；当所述被测物体没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。本发明提供的无人机、超声波测距方法及装置通过对超声波探头接收的超声波信号进行分析，控制超声波探头发出的超声波信号在高激励功率发波和低激励功率发波之间切换，可以有效地规避高激励功率发波死区大和低激励功率发波测量距离短的问题，将高激励功率发波测量距离远和低激励功率发波死区小的优点集成在一起。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的无人机、超声波测距方法及装置的应用场景示意图。

图2是本发明实施例提供的无人机的结构框图。

图3是本发明实施例提供的无人机控制装置的功能模块架构示意图。

图4-图7是本发明实施例提供的无人机控制方法的流程图。

主要元件符号说明：无人机100、超声波探头101、存储器102、存储控制器103、处理器104、外设接口105、通讯总线/信号线106、超声波测距装置200、接收模块201、第一采样模块202、第一判断模块203、第一切换模块204、第二采样模块205、第二判断模块206、第二切换模块207、第一测距模块208、第二测距模块209。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1及图2，是本发明实施例提供的无人机、无人机测距方法及装置的应用环境示意图。无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)100包括一超声波探头101和超声波测距装置200，优选的，该超声波探头101为收发一体的超声波探头101。通过无人机100的超声波探头101向外发射不同档位的超声波信号，发波的过程为无人机的处理器104发出若干个基于40KHZ的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲波，经功率放大器放大驱动能力后，在经过线圈变压器比例放大功率，驱动超声波探头101发出超声波信号，在本实施例中，超声波信号包括第一档位的超声波信号和第二档位的超声波信号，第一档位和第二档位表示不同的激励功率，在本实施例中，第一档位的超声波信号的激励功率大于第二档位的超声波信号的激励功率，第一档位和第二档位的具体激励功率可以自由设置，视实际情况而定。第一档位的超声波信号能够测量更远的距离，第二档位的超声波信号的死区更小。当被测物体进入第一档位超声波信号的死区的时候，本发明实施例提供的超声波测距装置200控制超声波探头101发出的第一档位超声波信号切换至第二档位超声波信号，当被测物体未进入第二档位超声波信号的死区且没有回波的时候，超声波测距装置200控制超声波探头101发出的第二档位信号切换至第一档位超声波信号。本发明实施例通过超声波测距装置200控制超声波探头101发出的超声波信号在第一档位超声波信号和第二档位超声波信号之间切换，可以有效地规避高激励功率发波死区大和低激励功率发波测量距离短的问题，将高激励功率发波测量距离远和低激励功率发波死区小的优点集成在一起。

请参照图2，是本发明实施例提供的无人机100的组成示意图，本发明实施例提供的无人机100还包括存储器102，存储控制器103，处理器104及外设接口105等。这些组件通过一条或多条通讯总线/信号线106相互通讯。

其中，所述超声波探头101为收发一体的超声波探头，收发一体的超声波探头尺寸小巧，发射和接受一体化的结构更适应无人机小巧轻便的需求。

所述超声波测距装置200安装于所述存储器102并包括一个或多个由所述处理器104执行的软件功能模块。

存储器102可用于存储软件程序以及模块，如本发明实施例中的无人机控制方法及装置对应的程序指令/模块，处理器104通过运行存储在存储器102内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，如本发明实施例提供的无人机控制方法。

存储器102可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。处理器104以及其他可能的组件对存储器102的访问可在存储控制器103的控制下进行。

外设接口105将各种输入/输入装置耦合至处理器104以及存储器102。在一些实施例中，外设接口105、处理器104以及存储控制器103可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

可以理解，图2所示的结构仅为示意，无人机100还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

请参照图3，是本发明实施例提供的超声波测距装置200的组成结构图，所述超声波测距装置200包括接收模块201、第一采样模块202、第一判断模块203、第一切换模块204、第二采样模块205、第二判断模块206、第二切换模块207、第一测距模块208以及第二测距模块209。

所述接收模块201用于接收超声波探头101发送的第一档位超声波信号和第二档位超声波信号。

所述第一采样模块202用于采样所述第一档位超声波信号，产生第一采样信号。具体的，将第一档位的超声波信号经包络检波后供模数转换定周期采样，以得到第一采样信号。

产生的第一采样信号将以采样数据的形式被存入超声波探头101内的缓冲器(Buffer)内，每一个采样数据对应有序列号，比如第一个数据对应的序列号为一，第二个数据对应的序列号为二，以此类推，这些采样数据按照一定的时间间隔依次存入缓冲器。每一个序列号对应着回波检索号，可以理解为每一个采样数据对应着回波检索号。比如，缓冲器存储有1000个采样数据，该1000个采样数据对应1000个回波检索号。每一个回波检索号对应有一个距离值，该距离值根据当前回波检索号对应的时间与超声波信号传播的速度进行计算得到。当在某一回波检索号检测到回波的时候，则可以通过该回波检索号对应的距离值得到被测物体的距离。

所述第一判断模块203用于根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区以及判断被测物体是否有回波。

第一死区即超声波探头101以第一档位发波的时候的死区。在本发明实施例中，可以通过激励信号衰减规律和回波质量评判被测物体是否进入第一死区，如果第一采样信号衰减平滑，则没有进入死区，反之，则回波已经在干扰第一采样信号的衰减曲线，表征被测物体已经进入第一死区。例如，第一判断模块203判断的过程可以为：第一判断模块203预先存储有第一曲边梯形面积和第一阈值，曲边梯形面积是指波形里的自激励波形发生衰减处附近区间的曲边梯形面积，该第一曲边梯形面积是被测物体未进入第一死区的情况下第一采样信号的波形的曲边梯形面积，第一判断模块203计算第一采样信号的波形的实时(当前时刻)曲边梯形面积，当计算出的实时曲边梯形面积与第一曲边梯形面积的差值大于第一阈值的时候，则说明第一采样信号衰减曲线受到回波影响，可以判断被测物体进入第一死区，此处的第一阈值可以通过数学试凑法计算得到最佳取值，由于数学试凑法为现有技术，此处对试凑法得到第一阈值的过程不再赘述。

第一判断模块203判断被测物体是否有回波可以通过对缓冲器内存储的第一采样信号按照其对应的回波检索号进行检索判断有没有回波，当在某一回波检索号检测到回波，则该回波检索号对应的距离值即为被测物体的距离，当检索回波检索号并没有检测到回波，则可以判定没有回波。

第一切换模块204用于当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头101发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号。

由于第二档位超声波信号的死区要小于第一档位超声波信号的死区，当超声波探头101以第一档位发波，被测物体进入第一死区时，第一切换模块204控制超声波探头101发出的信号由第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号，由于超声波探头101以第二档位发波时的死区要小于以第一档位发波时的死区，切换之后，对于第一档位发波时不能测量的某些死区范围，第二档位可以继续测量。

当第一判断模块203判断所述被测物体没有进入第一死区且有回波时，第一测距模块208进行测距，被测物体与超声波探头101的距离为检测到回波的回波检索号对应的距离值。当第一判断模块203判断所述被测物体没有进入第一死区且没有回波时，第一测距模块208控制所述超声波探头再次发出第一档位超声波信号，当前测量失效。

第二采样模块205用于超声波探头101发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号。

产生的第二采样信号也将被存入超声波探头101内的缓冲器内。需要说明的是，第一采样模块202和第二采样模块205可以由相同或不同的程序或指令实现，本发明实施例对此不做限定。

第二判断模块206用于根据第二采样信号判断所述被测物体是否进入第二死区且是否有回波。第二切换模块207用于当第二采样信号没有进入第二死区且没有回波时，控制超声波探头101发出的信号由第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

第二死区即超声波探头101以第二档位发波的时候的死区。判断被测物体是否进入第二死区同样可以通过激励信号衰减规律和回波质量。在本实施例中，第二判断模块206预先存储有第二曲边梯形面积和第二阈值，该第二曲边梯形面积是被测物体未进入第二死区的情况下第二采样信号的波形的曲边梯形面积，第二判断模块206计算第二采样信号的波形的实时(当前时刻)曲边梯形面积，当计算出的实时曲边梯形面积与第二曲边梯形面积的差值大于第二阈值的时候，则说明第二采样信号衰减曲线受到回波影响，可以判断被测物体进入第二死区，此处的第二阈值同样可以通过数学试凑法计算得到最佳取值。

由于超声波探头101以第二档位发波时能够测量的距离小于以第一档位发波能够测量的距离。当超声波探头101以第二档位发波达到测量的上限的时候，即超声波探头101没有接收到回波的时候，第二切换模块207控制超声波探头101发出的信号由第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号，以测量更远的距离。可以按照第二采样信号对应的回波检索号进行检索判断有没有回波，当在某一回波检索号检测到回波，则该回波检索号对应的距离值即为被测物体的距离，当检索回波检索号并没有检测到回波，则可以判定没有回波。优选地，由于超声波探头101以第二档位发波的时候能够测量的距离与以第一档位发波的时候能够测量的距离具有交集，例如，超声波探头101以第二档位发波的时候能够测量的距离为20～130cm，以第一档位发波的时候能够测量的距离为70～230cm，那么超声波探头101以第二档位发波的时候能够测量的距离与以第一档位发波的时候能够测量的距离的交集为70～130cm，容易理解的，超声波探头101以第二档位发波时，测量130cm的距离是很吃力的，甚至能够测量到130cm的次数很有限，且即使测量到130cm的距离，得到的测量结果也可能不准确。而对于超声波探头101以第一档位发波时，测量130cm的距离很轻松，为了保证测量的准确性，在本实施例中，超声波探头101以第二档位发波检测回波时，只按照特定区间的回波检索号检测第二采样信号，该特定区间的回波检索号对应特定的距离范围，该距离范围的上限小于超声波探头101以第二档位发波时能够测量的距离上限，例如：超声波探头101以第二档位发波时能够测量的距离范围为20～130，则在检测回波的时候，只检索对应距离为20～110cm的回波检索号对应的第二采样信号，超声波探头101以第二档位发波检测回波时，测量110cm相较于测量130cm更为容易且测量值更准确。若在150～850区间的回波检索号检测到回波，则检测到回波的检索号对应的距离值即为被测物体的距离。若在150～850区间的回波检索号检测不到回波则可以判断没有回波，在被测物体未进入第二死区的前提下，第二切换模块207控制超声波探头101发出的信号由第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

当第二判断模块206判断被测物体进入第二死区，第二测距模块209控制超声波探头101再次发出第二档位的超声波信号。当第二判断模块206判断被测物体未进入第二死区且有回波时，第二测距模块209进行测距，被测物体与超声波探头101的距离为检测到回波的回波检索号对应的距离值。

需要说明的是，第一切换模块204和第二切换模块207可以由相同或不同的程序或指令实现。第一测距模块208和第二测距模块209可以由相同或不同的程序或指令实现。

本发明实施例提供的超声波测距装置200通过对超声波探头接收的超声波信号进行分析，当超声波探头101以第一档位发波，被测物体进入第一死区的时候，控制超声波探头101以第二档位发波，以减小死区，当超声波探头101以第二档位发波，被测物体没有进入第二死区且没有回波时，控制超声波探头101以第一档位发波，以增加测量距离。通过控制超声波探头发出的超声波信号在高激励功率发波和低激励功率发波之间切换，可以有效地规避高激励功率发波死区大和低激励功率发波测量距离短的问题，将高激励功率发波测量距离远和低激励功率发波死区小的优点集成在一起。

请参照图4-图7，是本发明实施例提供的超声波测距方法的流程图，所述超声波测距方法包括以下步骤：

步骤S401，接收超声波探头发出的第一档位超声波信号。

在本发明实施例中，步骤S401可以通过接收模块201执行。

步骤S402，采样所述超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号。

在本发明实施例中，步骤S402可以通过第一采样模块202执行，可以将第一档位超声波信号经包络检波后供模数转换定周期采样以得到第一采样信号。第一采样信号将被存入超声波探头101内的缓冲器内。

步骤S403，根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区。

在本发明实施例中，步骤S403可以通过第一判断模块203执行。第一死区为超声波探头101以第一档位发波的时候的死区。可以通过激励信号衰减规律和回波质量评判被测物体是否进入第一死区，如果第一采样信号衰减平滑，则没有进入死区，反之，则回波已经在干扰第一采样信号的衰减曲线，表征被测物体已经进入第一死区。当被测物体进入第一死区时，执行步骤S404。当被测物体没有进入第一死区时，执行步骤S405。

步骤S404，控制超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号。

在本发明实施例中，步骤S404可以通过第一切换模块204执行。切换档位之后，对于第一档位发波时不能测量的某些死区范围，第二档位可以继续测量。

步骤S405，判断被测物体是否有回波。

在本实施例中，步骤S405可以通过第一判断模块203执行，判断被测物体是否有回波可以通过对缓冲器内存储的第一采样信号按照对应的回波检索号进行检索判断有没有回波，当在某一回波检索号检测到回波，则该回波检索号对应的距离值即为被测物体的距离，当检索回波检索号并没有检测到回波，则可以判定没有回波。当被测物体没有进入第一死区且有回波时，执行步骤S406；当被测物体没有进入第一死区且没有回波时，执行步骤S407。

步骤S406，测距。

在本实施例中，步骤S406可以通过第一测距模块208执行，被测物体与超声波探头101的距离为检测到回波的回波检索号对应的距离值。

步骤S407，控制所述超声波探头再次发出第一档位超声波信号。

在本实施例中，步骤S407可以通过第一测距模块208执行。

步骤S408，接收超声波探头发出的第二档位超声波信号。

在本发明实施例中，步骤S408可以通过接收模块201执行。

步骤S409，采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号。

在本发明实施例中，步骤S409可以通过第二采样模块205执行。得到的第二采样信号同样会被存入缓冲器中。

步骤S410，根据第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区。

在本发明实施例中，步骤S410可以通过第二判断模块206执行。第二死区为超声波探头101以第二档位发波的时候的死区。可以通过激励信号衰减规律和回波质量评判被测物体是否进入第二死区，如果第二采样信号衰减平滑，则没有进入死区，反之，则回波已经在干扰第二采样信号的衰减曲线，表征被测物体已经进入第二死区。当判断被测物体进入第二死区，执行步骤S411，当判断被测物体没有进入第二死区，执行步骤S412。

步骤S411，控制所述超声波探头再次发出第二档位超声波信号。

在本实施例中，步骤S411可以通过第二测距模块209执行。

步骤S412，判断被测物体是否有回波。

在本实施例中，步骤S412可以通过第二判断模块206执行。检测被测物体有没有回波，可以通过对超声波探头101的缓冲器内存储第二采样信号按照对应的回波检索号进行检索判断有没有回波，当在某一回波检索号检测到回波，则该回波检索号对应的距离值即为被测物体的距离，当没有检测到回波，则可以判定没有回波。优选地，为了保证测量的准确性，在本实施例中，超声波探头101以第二档位发波检测回波时，只检测特定区间的回波检索号对应的第二采样信号，该特定区间的回波检索号对应特定的距离范围，该距离范围的上限小于超声波探头101以第二档位发波时能够测量的距离上限。当被测物体没有进入第二死区且有回波时，执行步骤S413。当被测物体没有进入第二死区且没有回波时，执行步骤S414。

步骤S413，测距。

在本实施例中，步骤S413可以通过第二测距模块209执行，被测物体与超声波探头101的距离为检测到回波的回波检索号对应的距离值。

步骤S414，控制超声波探头101发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

当超声波探头101以第二档位发波达到测量的上限的时候，即超声波探头101没有接收到回波的时候，控制超声波探头101发出的信号由第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号，以测量更远的距离。

需要说明的是，本发明实施例对所述超声波测距方法中的各步骤的先后顺序并不做限定，各步骤可以并列执行，或者是按照相反的方向执行，比如步骤S401和步骤S408，如果超声波探头101当前处于第二档位发波，则步骤S408在步骤S401之前，如果超声波探头101当前处于第一档位发波，则步骤S401在步骤S408之前。又比如，判断被测物体是否进入死区和判断被测物体是否有回波的顺序可以颠倒。

综上所述，本发明实施例提供的无人机、超声波测距方法及装置通过对超声波探头接收的超声波信号进行分析，控制超声波探头发出的超声波信号在第一档位和第二档位之间切换，可以有效地规避高激励功率(第一档位)发波死区大和低激励功率(第二档位)发波测量距离短的问题，将高激励功率发波测量距离远和低激励功率发波死区小的优点集成在一起。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (13)

1.一种超声波测距方法，用于超声波探头，其特征在于，所述方法包括：

采样所述超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；

根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；

当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；

采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；

根据所述第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区且是否有回波；

当所述被测物体没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

2.根据权利要求1所述的超声波测距方法，其特征在于，所述根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区的步骤包括：

计算所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第一曲边梯形面积的差值大于或等于第一阈值时，则判断被测物体进入第一死区。

3.根据权利要求1所述的超声波测距方法，其特征在于，所述根据所述第二采样信号判断被测物体是否进入第二死区且是否有回波的步骤包括：

计算所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第二曲边梯形面积的差值大于或等于第二阈值时，则判断被测物体进入第二死区；

对所述第二采样信号按照预设的检索区间进行检索，当在所述检索区间没有检索到回波，则所述被测物体没有回波。

4.根据权利要求3所述的超声波测距方法，其特征在于，所述第二采样信号对应有不同的序列号，每一序列号对应不同的回波检索号，所述回波检索号对应有距离值，当在所述检索区间对应的回波检索号检索到回波，则所述回波检索号对应的距离值即为被测物体与所述超声波探头的距离。

5.根据权利要求1所述的超声波测距方法，其特征在于，当所述超声波探头发出的信号为第一档位超声波信号，若所述被测物体没有进入第一死区且有回波时，进行测距，当所述被测物体没有进入第一死区且没有回波时，控制所述超声波探头再次发出第一档位超声波信号。

6.根据权利要求1所述的超声波测距方法，其特征在于，当所述超声波探头发出的信号为第二档位超声波信号，若所述被测物体没有进入第二死区且有回波时，进行测距，当所述被测物体进入第二死区，控制所述超声波探头再次发出第二档位的超声波信号。

7.一种超声波测距装置，用于超声波探头，其特征在于，所述超声波测距装置包括:

第一采样模块，用于采样所述超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；

第一判断模块，用于根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；

第一切换模块，用于当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；

第二采样模块，用于采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；

第二判断模块，用于根据所述第二采样信号判断所述被测物体是否进入第二死区且是否有回波；

第二切换模块，用于当所述第二采样信号没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。

8.根据权利要求7所述的超声波测距装置，其特征在于，所述第一判断模块用于计算所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第一采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第一曲边梯形面积的差值达到第一阈值时，则判断被测物体进入第一死区。

9.根据权利要求7所述的超声波测距装置，其特征在于，所述第二判断模块用于计算所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积，当所述第二采样信号的波形的实时曲边梯形面积与预先存储的第二曲边梯形面积的差值大于或等于第二阈值时，则判断被测物体进入第二死区；

所述第二判断模块还用于对所述第二采样信号按照预设的检索区间进行检索，当在所述检索区间没有检索到回波，则所述被测物体没有回波。

10.根据权利要求9所述的超声波测距装置，其特征在于，所述第二采样信号对应有不同的序列号，每一序列号对应不同的回波检索号，所述回波检索号对应有距离值，当在所述检索区间对应的检索号检索到回波，则所述回波检索号对应的距离值即为被测物体与所述超声波探头的距离。

11.根据权利要求7所述的超声波测距装置，其特征在于，所述超声波测距装置还包括第一测距模块，所述第一测距模块用于在所述超声波探头发出的信号为第一档位超声波信号时，当所述被测物体没有进入第一死区且有回波，进行测距，当所述被测物体没有进入第一死区且没有回波时，控制所述超声波探头再次发出第一档位超声波信号。

12.根据权利要求7所述的超声波测距装置，其特征在于，所述超声波测距装置还包括第二测距模块，所述第二测距模块用于在所述超声波探头发出的信号为第二档位超声波信号时，当所述被测物体没有进入第二死区且有回波时，进行测距，当所述被测物体进入第二死区，控制所述超声波探头再次发出第二档位的超声波信号。

13.一种无人机，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；及

超声波测距装置，所述超声波测距装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述超声波测距装置包括：

第一采样模块，用于采样超声波探头发出的第一档位超声波信号，产生第一采样信号；

第一判断模块，用于根据所述第一采样信号判断被测物体是否进入第一死区；

第一切换模块，用于当所述被测物体进入第一死区时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第一档位超声波信号切换为第二档位超声波信号；

第二采样模块，用于采样所述超声波探头发出的第二档位超声波信号，产生第二采样信号；

第二判断模块，用于根据所述第二采样信号判断所述被测物体是否进入第二死区且是否有回波；

第二切换模块，用于当所述第二采样信号没有进入第二死区且没有回波时，控制所述超声波探头发出的信号由所述第二档位超声波信号切换为第一档位超声波信号。