CN205049136U - 无人机飞行高度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机飞行高度测量装置，包括超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器包括与微控制单元连接的超声波驱动电路，超声波接收器包括依次连接的回波接收电路、第一级放大电路、滤波电路及检波电路，检波电路与微控制单元连接。本实用新型的无人机飞行高度测量装置可测量无人机与地面或者障碍物之间的距离，能够检测10米以上的飞行高度，检测精度较高，还具有结构简单、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人飞行器技术领域，更为具体地，涉及无人机用的测高系统，是无人机飞行高度测量装置。
背景技术
在无人飞行器技术领域中，无人飞行器测量高度主要有以下三种技术手段：1)相机拍照测量高度；2)使用激光测量高度；3)超声波测量高度。
对于相机拍照测量高度，虽然前段准备过程较容易，但是对于照片的处理过程却非常繁琐，需要复杂的算法和相应的硬件执行运算过程，研发投入较高。
对于激光测量高度，其最主要的问题是成本较高，不利用大面积推广使用。
对于超声波测量高度，申请号为201310239783.4的中国发明专利申请公开了一种适用于低空无人机的高度测量系统及方法，包括气压传感器模块、激光测高模块、超声波测高模块和微控制器，气压传感器模块、激光测高模块、超声波测高模块均与微控制器连接，微控制器通过数据接口与飞行控制计算机连接，并通过相关的运算得到飞行器的高度。上述的技术方案虽然能够得到无人飞行器的飞行高度，但是其工作距离只有10米，而且使用了大量的传感器和各个功能模块，整个高度测量结构复杂，成本较高。
因此，鉴于现有无人机测高装置存在的诸多缺点，获得一种工作距离较长、结构简单、成本较低的无人机飞行高度测量装置成为了本领域技术人员研究的重点和努力的方向。
实用新型内容
为解决现有无人机飞行高度测量装置测量的高度较小、结构复杂、成本较高等问题，本实用新型公开了一种无人机飞行高度测量装置，可测量10米以上的飞行高度，结构简单。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种无人机飞行高度测量装置，包括超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器包括与微控制单元连接的超声波驱动电路，超声波接收器包括依次连接的回波接收电路、第一级放大电路、滤波电路及检波电路，检波电路与微控制单元连接。
本实用新型结构采用常规的电路进行搭建，实现了对10米以上的飞行高度进行测量的目的，整个装置的结构简单，加工的成本较低，适于大面积的推广使用。
进一步地，为将计算后的结构通过串口输出，微控制单元连接通用异步收发传输器。
进一步地，微控制单元通过输入输出口与超声波驱动电路连接。
进一步地，为将模拟信号转化为微控制单元能够处理的数字信号，本实用新型的检波电路通过模数转换电路与微控制单元连接。
进一步地，滤波电路与检波电路之间接入第二级放大电路，第二级放大电路的输入端连接滤波电路、输出端连接检波电路。
进一步地，第一级放大电路为差分放大电路。
进一步地，滤波电路为带通滤波电路。
进一步地，检波电路为包络检波电路。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的无人机飞行高度测量装置可测量无人机与地面或者障碍物之间的距离，能够检测10米以上的飞行高度，检测精度较高，另外，本实用新型还具有结构简单、成本低等优点。
附图说明
图1为无人机飞行高度测量装置工作状态示意图。
图中，
1、通用异步收发传输器；2、微控制单元；3、超声波驱动电路；4、回波接收电路；5、第一级放大电路；6、滤波电路；7、检波电路；8、地面。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构进行详细的解释和说明。
本实用新型提供了一种无人机飞行高度测量装置，该装置安装在无人机上。无人机飞行高度测量装置包括微控制单元2、通用异步收发传输器1、超声波驱动电路3、回波接收电路4、放大电路、滤波电路6及检波电路7，本实用新型中，微控制单元2英文全称是MicrocontrollerUnit，简称为MCU，或称之为单片机，通用异步收发传输器1的全称为UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，简称为UART，上述每个电路具体结构，在本实用新型的技术启示下，本领域技术人员可根据需要进行合理而明智的选择。
具体的，无人机飞行高度测量装置包括超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器包括与微控制单元2连接的超声波驱动电路3，超声波接收器包括依次连接的回波接收电路4、第一级放大电路5、滤波电路6及检波电路7，检波电路7与微控制单元2连接，微控制单元2连接通用异步收发传输器1，微控制单元2通过输入输出口与超声波驱动电路3连接，检波电路7通过模数转换电路与微控制单元2连接；输入输出口即为IO口。
滤波电路6与检波电路7之间接入第二级放大电路，第二级放大电路的输入端连接滤波电路6、输出端连接检波电路7。
本实施例中，第一级放大电路5为差分放大电路，滤波电路6为带通滤波电路6，检波电路7为包络检波电路7。
本实用新型通过如下的方式进行工作：
无人机通过超声波发射器发射出超声波，然后通过超声波接收器接收超声波的回波。具体来说，微控制单元2通过输入输出口输出高低电平的信号，控制超声波驱动电路3发出预先设定好的频率的超声波，超声波驱动电路3同时具有放大超声波的目的，超声波接触到障碍物或者地面8返回，通过回波接收电路4接收反射回来的超声波，或者说回波信号，回波接收电路4对回波信号进行电压钳位处理，避免尖峰脉冲对相关电路造成损伤；回波接收电路4处理过的信号传输至第一级放大电路5进行放大，本实施例的第一级放大电路5采用差分放大电路，对微弱的回波信号进行放大；放大后的信号通过带通滤波电路6进行滤波处理，过滤掉多种干扰信号，滤波的同时，通过第二级放大电路再进行放大，使回波信号的电压幅值达到所需的电压幅值；然后回波信号通过包络检波电路7进行检波处理，将正弦脉冲信号调理成目的信号，该目的信号通过模数转换电路转换为微控制单元2可处理的数字信号；微控制单元2通过模数转换电路接收处理后的回波信号，微控制单元2对回波信号进行运算，计算出的测高结果通过串口输出，本实施例通过与微控制单元2连接的通用异步收发传输器1输出测高结果，具体算法本领域技术人员按照实际需要进行选择。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.无人机飞行高度测量装置，包括超声波发射器和超声波接收器，其特征在于：超声波发射器包括与微控制单元(2)连接的超声波驱动电路(3)，超声波接收器包括依次连接的回波接收电路(4)、第一级放大电路(5)、滤波电路(6)及检波电路(7)，检波电路与微控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：微控制单元连接通用异步收发传输器(1)。
3.根据权利要求1或2所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：微控制单元通过输入输出口与超声波驱动电路连接。
4.根据权利要求3所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：检波电路通过模数转换电路与微控制单元连接。
5.根据权利要求4所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：滤波电路与检波电路之间接入第二级放大电路，第二级放大电路的输入端连接滤波电路、输出端连接检波电路。
6.根据权利要求5所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：第一级放大电路为差分放大电路。
7.根据权利要求6所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：滤波电路为带通滤波电路。
8.根据权利要求7所述的无人机飞行高度测量装置，其特征在于：检波电路为包络检波电路。
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