CN219285416U - 一种探测传感器及无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及信号收发装置技术领域,尤其公开了一种探测传感器及无人飞行器，其中，探测传感器包括激光探测模块、第一连接器、雷达探测模块、第二连接器、控制单元和第三连接器，第一连接器固定于激光探测模块，并且第一连接器与激光探测模块电连接；第二连接器固定于雷达探测模块，并且第二连接器与雷达探测模块电连接；控制单元固定于雷达探测模块，并且控制单元分别与第二连接器和雷达探测模块电连接；第三连接器的一端与第一连接器插接，第三连接器的另一端与第二连接器插接，第三连接器用于将第一连接器与第二连接器电连接。通过上述方式，本实用新型实施例解决了传统的采用单一类型传感器进行距离探测时无法满足精度要求的问题。

Description

一种探测传感器及无人飞行器

技术领域

本实用新型实施例涉及信号收发装置技术领域，特别是涉及一种探测传感器及无人飞行器。

背景技术

随着近年来无人机行业迅猛发展，无人机应用的范围越来越广泛，特别是在野外搜救中，复杂地面环境对于飞机的起降时所使用的传感器的精确度有较高的要求。

目前的无人机采用单一类型的传感器进行距离探测，如声波传感器或者激光测距传感器，然而，声波传感器的厘米级精度已经无法满足当前的环境应用，而激光测距传感器虽然具有较高的测量精度，但是激光测距传感器所发射的光波会随着距离进而衰减，无法对远距离目标进行精准测量。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种探测传感器及无人飞行器，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种探测传感器，包括激光探测模块、第一连接器、雷达探测模块、第二连接器、控制单元和第三连接器，所述第一连接器固定于所述激光探测模块，并且所述第一连接器与所述激光探测模块电连接；所述第二连接器固定于所述雷达探测模块，并且所述第二连接器与所述雷达探测模块电连接；所述控制单元固定于所述激光探测模块，并且所述控制单元分别与所述第一连接器和所述激光探测模块电连接，或者，所述控制单元固定于所述雷达探测模块，并且所述控制单元分别与所述第二连接器和所述雷达探测模块电连接；所述第三连接器的一端与所述第一连接器插接，所述第三连接器的另一端与所述第二连接器插接，所述第三连接器用于将所述第一连接器与所述第二连接器电连接。

可选的，所述第三连接器包括第一插接件、第二插接件和壳体，所述第一插接件与所述第二插接件电连接，所述第一插接件设置于所述壳体的第一端，所述第二插接件设置于所述壳体的第二端，所述第一插接件用于与所述第一连接器插接，所述第二插接件用于与所述第二连接器插接，所述壳体采用柔性材料制成。

可选的，所述激光探测模块包括第一基板和固定于所述第一基板的激光探测组件，所述第一连接器固定于所述第一基板，并且所述第一连接器与所述激光探测组件电连接；所述雷达探测模块包括第二基板和固定于所述第二基板的雷达探测组件，所述第二连接器固定于所述第二基板，并且所述第二连接件与所述雷达探测组件电连接；所述控制单元固定于所述第一基板，并且所述控制单元与所述激光探测组件电连接，或者，所述控制单元固定于所述第二基板，并且所述控制单元与所述雷达探测组件电连接。

可选的，所述第一连接器固定于所述第一基板的第一表面，所述第二连接器固定于所述第二基板的第一表面，所述第一基板的第一表面与所述第二基板的第一表面的朝向相同。

可选的，所述第一连接器的插口背向所述第一基板的第一表面，所述第二连接器的插口背向所述第二基板的第一表面，沿着朝向所述第一基板的第一表面的方向，所述第三连接器的一端插接于所述第一连接器，所述第三连接器的另一端插接于所述第二连接器。

可选的，所述激光探测组件固定于所述第一基板的第二表面，所述雷达探测组件固定于所述第二基板的第二表面，其中，所述第一基板的第二表面背离所述第一基板的第一表面，所述第二基板的第二表面背离所述第二基板的第一表面。

可选的，所述激光探测组件包括激光发射器、激光接收器、和光电二极管，所述激光发射器和所述激光接收器分别与所述光电二极管电连接；所述激光探测模块还包括信号处理及计时电路，所述信号处理及计时电路设置于所述第一基板，所述信号处理及计时电路与所述光电二极管和所述控制单元电连接。

可选的，所述雷达探测组件包括天线组件和射频芯片，所述天线组件与所述射频芯片电连接，所述射频芯片与所述控制单元电连接。

可选的，所述第一基板平行于所述第二基板，所述第一基板的一端抵接于所述第二基板的一端。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种无人飞行器，包括上述探测传感器。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供的探测传感器，包括激光探测模块、第一连接器、雷达探测模块、第二连接器、控制单元和第三连接器。第一连接器固定于激光探测模块，并且第一连接器与激光探测模块电连接；第二连接器固定于雷达探测模块，并且第二连接器与雷达探测模块电连接；控制单元固定于激光探测模块，并且控制单元分别与第一连接器和激光探测模块电连接，或者，控制单元固定于雷达探测模块，并且控制单元分别与第二连接器和雷达探测模块电连接；第三连接器的一端与第一连接器插接，第三连接器的另一端与第二连接器插接，第三连接器用于将第一连接器与第二连接器电连接。激光探测模块和雷达探测模块可将探测得到的数据通过第三连接器传输至控制单元进行数据融合，以得到更为精确的结果，解决了传统的采用单一类型传感器进行距离探测无法满足精度要求的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种探测传感器的分解示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种探测传感器的立体图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，探测传感器1000包括激光探测模块1、第一连接器2、雷达探测模块3、第二连接器4、控制单元5和第三连接器6。激光探测模用于探测传感器1000周边的目标，得到第一探测数据。第一连接器2固定于激光探测模块1，并且第一连接器2与激光探测模块1电连接。雷达探测模块3用于探测探测传感器1000周边的目标，得到第二探测数据。第二连接器4固定于雷达探测模块3，并且第二连接器4与雷达探测模块3电连接。控制单元5固定于雷达探测模块3，并且控制单元5分别与第二连接器4和雷达探测模块3电连接。第三连接器6的一端与第一连接器2插接，第三连接器6的另一端与第二连接器4插接，第三连接器6用于将第一连接器2与第二连接器4电连接，如此，激光探测传感器1000通过第一连接器2、第三连接器6和第二连接器4与控制单元5电连接。激光探测传感器1000将探测得到的第一探测数据传输至控制单元5，雷达探测传感器1000将探测得到的第二探测数据传输至控制单元5，控制单元5对第一探测数据和第二探测数据进行数据融合。

对于上述激光探测模块1，激光探测模块1包括第一基板11、固定于第一基板11的激光探测组件12和信号处理及计时电路13。激光探测组件12包括激光发射器121、激光接收器122、控制电路123和光电二极管124。激光发射器121、激光接收器122、控制电路123和光电二极管124均设置于第一基板11的第二表面，信号处理及计时电路13设置于第一基板11的第一表面，第一基板11的第一表面背向第一基板11的第二表面。激光发射器121与控制电路123电连接，光电二极管124与信号处理及计时电路13电连接。当激光探测组件12工作时，控制电路123控制激光发射器121向目标发射激光脉冲，经由目标反射后由激光接收器122接收，激光接收器122将接收到的激光传输至光电二极管，光电二极管124将激光转化为电信号，并传输至信号处理及计时电路13进行处理，得到第一探测数据，其中，第一探测数据包括第一距离信息，计时电路通过计算激光发射器121发射激光和激光接收器122接收反射回来的激光之间间隔的时间,通过计算得出目标物体与探测传感器1000之间的实际距离。

对于上述第一连接器2，第一连接器2设置于第一基板11的第一表面的边缘处，第一连接器2背向第一基板11的表面设置有第一插口21，第一插口21内设置有第一插针22，第一插针22与信号处理及计时电路13电连接。

对于上述雷达探测模块3，雷达探测模块3包括第二基板31、固定于第二基板31的雷达探测组件32和信号处理电路33。雷达探测组件32包括天线组件321和射频芯片322，天线组件321和射频芯片322设置于第二基板31的第二表面，第二基板31的第一表面背向第二基板31的第二表面，信号处理电路33设置于第二基板31的第一表面。天线组件321与射频芯片322电连接，射频芯片322与信号处理电路33电连接。当雷达探测组件32工作时，由射频芯片322产生射频信号传输至天线组件321，由天线组件321向目标发射射频信号，射频信号经目标反射后由天线组件321接收并传输至射频芯片322，射频芯片322将生成的调频脉冲与经目标反射后返回的射频信号混合成中频信号，射频芯片322将中频信号传输至信号处理电路33进行处理，得到第二探测数据，其中，第二探测数据包括第二距离信息、径向速度信息和方位角信息，射频信号的频段范围为30GHz-300GHz。

对于上述第二连接器4，第二连接器4设置于第二基板31的第一表面的边缘处，第二连接器4背向第二基板31的表面设置有第二插口41，第一插口21内设置有第二插针42。

对于上述控制单元5，控制单元5设置于第二基板31的第一表面，控制单元5与信号处理电路33和第二插针42电连接。

对于上述第三连接器6，在本实施例中，第三连接器6包括第一插接件61、第二插接件62和壳体63。壳体63为柔性的印制电路板，壳体63的基底可采用聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜或者氟化乙丙烯薄膜等材料制成。第一插接件61的一端设置有第一插孔，第一插孔用于插接第一插针22，第一插接件61的另一端与壳体63的第一端连接；第二插接件62的一端设置有第二插孔，第二插孔用于插接第二插针42，第二插接件62的另一端与壳体63的第二端连接；第一插接件61和第二插接件62通过设置于壳体63上的导线电连接。

在本实施例中，第一基板11的第一表面与第二基板31的第一表面朝向相同，第一基板11的一侧表面抵接于第二基板31的一侧表面，沿着朝向第一基板11的第一表面的方向，第一插接件61设置有第一插孔的一端插入第一插口21后，第一插针22插接于第一插孔，第二插接件62设置有第二插孔的一端插入第二插口41后，第二插针42插接于第二插孔，如此，第一插针22与第二插针42通过第三连接器6电连接，激光探测模块1得到的第一探测数据可通过第三连接器6传输至控制单元5。由于壳体63采用柔性材料制成，探测传感器1000可适配于更多的安装环境，当第一基板11和第二基板31的安装位置存在高度差时，壳体63可发生弯折，以消除安装位置高度不同带来的影响。

在本实施例中，第一探测数据和第二探测数据传输至控制单元5后，由控制单元5对第一探测数据和第二探测数据进行数据融合。控制单元5对第一探测数据和第二探测数进行坐标转换和时间对准后，根据预设的算法对第一探测数据和第二探测数据进行数据融合关联计算，输出最终的融合数据，其中，激光探测模块1探测得到的第一探测数据是基于球坐标系，而雷达探测模块3探测的到的第二探测数据基于极坐标系，控制单元5可根据三角函数变换将第一探测数据和第二探测数据转换到相同的坐标系上；激光探测模块1和雷达探测模块3根据同一主机提供的基准时间，例如在探测传感器1000应用于无人飞行器时，由无人飞行器的飞控板提供基准时间，激光探测模块1和雷达探测模块3分别根据基准时间校准自身的时钟时间后，根据校准后的时钟时间分别向第一探测数据和第二探测数据添加时间戳，携带有时间戳信息的第一探测数据和第二探测数据由控制单元5进行时间同步。由于激光探测模块1发射的激光会随着距离而衰减，进而导致探测精度下降，因此，当目标的距离在激光探测模块1预设的有效范围内时，控制单元5对第一探测数据和第二探测数据进行融合，得到更为精确的融合数据；当目标的距离在激光探测模块1预设的有效范围外时，控制单元5不进行数据融合，将第二探测数距作为最终的结果，如此，相较于传统单一类型的探测传感器1000，当目标的距离在激光探测模块1的有效范围内，融合数据相较于单一传感器采集到的数据更为准确；当目标的距离超出激光探测模块1的有效范围时，雷达探测模块3可替代激光探测模块1，以弥补激光探测模块1在目标处于较远距离时无法准确测量的短板。

在一些实施例中，探测传感器1000还包括数据传输接口7，数据传输接口7设置于第二基板31的第二表面，数据传输接口7用于与外界设备连接，以将融合处理后的数据传输至外界设备。

本实用新型实施例提供的探测传感器1000，包括激光探测模块1、第一连接器2、雷达探测模块3、第二连接器4、控制单元5和第三连接器6。第一连接器2固定于激光探测模块1，并且第一连接器2与激光探测模块1电连接；第二连接器4固定于雷达探测模块3，并且第二连接器4与雷达探测模块3电连接；控制单元5固定于激光探测模块1，并且控制单元5分别与第一连接器2和激光探测模块1电连接，或者，控制单元5固定于雷达探测模块3，并且控制单元5分别与第二连接器4和雷达探测模块3电连接；第三连接器6的一端与第一连接器2插接，第三连接器6的另一端与第二连接器4插接，第三连接器6用于将第一连接器2与第二连接器4电连接。激光探测模块1和雷达探测模块3可将探测得到的数据通过第三连接器6传输至控制单元5进行数据融合，以得到更为精确的结果，解决了传统的采用单一类型传感器进行距离探测时无法满足精度要求的问题。

本实用新型实施例还提供一种无人飞行器，包括上述的探测传感器1000，对于探测传感器1000的结构和功能请参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种探测传感器，其特征在于，包括：

激光探测模块；

第一连接器，所述第一连接器固定于所述激光探测模块，并且所述第一连接器与所述激光探测模块电连接；

雷达探测模块；

第二连接器，所述第二连接器固定于所述雷达探测模块，并且所述第二连接器与所述雷达探测模块电连接；

控制单元，所述控制单元固定于所述激光探测模块，并且所述控制单元分别与所述第一连接器和所述激光探测模块电连接，或者，所述控制单元固定于所述雷达探测模块，并且所述控制单元分别与所述第二连接器和所述雷达探测模块电连接；

第三连接器，所述第三连接器的一端与所述第一连接器插接，所述第三连接器的另一端与所述第二连接器插接，所述第三连接器用于将所述第一连接器与所述第二连接器电连接。

2.根据权利要求1所述的探测传感器，其特征在于，所述第三连接器包括第一插接件、第二插接件和壳体，所述第一插接件与所述第二插接件电连接，所述第一插接件设置于所述壳体的第一端，所述第二插接件设置于所述壳体的第二端，所述第一插接件用于与所述第一连接器插接，所述第二插接件用于与所述第二连接器插接，所述壳体采用柔性材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的探测传感器，其特征在于，所述激光探测模块包括第一基板和固定于所述第一基板的激光探测组件，所述第一连接器固定于所述第一基板，并且所述第一连接器与所述激光探测组件电连接；

所述雷达探测模块包括第二基板和固定于所述第二基板的雷达探测组件，所述第二连接器固定于所述第二基板，并且所述第二连接器与所述雷达探测组件电连接；

所述控制单元固定于所述第一基板，并且所述控制单元与所述激光探测组件电连接，或者，所述控制单元固定于所述第二基板，并且所述控制单元与所述雷达探测组件电连接。

4.根据权利要求3所述的探测传感器，其特征在于，所述第一连接器固定于所述第一基板的第一表面，所述第二连接器固定于所述第二基板的第一表面，所述第一基板的第一表面与所述第二基板的第一表面的朝向相同。

5.根据权利要求4所述的探测传感器，其特征在于，所述第一连接器的插口背向所述第一基板的第一表面，所述第二连接器的插口背向所述第二基板的第一表面，沿着朝向所述第一基板的第一表面的方向，所述第三连接器的一端插接于所述第一连接器，所述第三连接器的另一端插接于所述第二连接器。

6.根据权利要求4所述的探测传感器，其特征在于，所述激光探测组件固定于所述第一基板的第二表面，所述雷达探测组件固定于所述第二基板的第二表面，其中，所述第一基板的第二表面背离所述第一基板的第一表面，所述第二基板的第二表面背离所述第二基板的第一表面。

7.根据权利要求4所述的探测传感器，其特征在于，所述激光探测组件包括激光发射器、激光接收器和光电二极管，所述激光发射器和所述激光接收器分别与所述光电二极管电连接；

所述激光探测模块还包括信号处理及计时电路，所述信号处理及计时电路设置于所述第一基板，所述信号处理及计时电路与所述光电二极管和所述控制单元电连接。

8.根据权利要求4所述的探测传感器，其特征在于，所述雷达探测组件包括天线组件和射频芯片，所述天线组件与所述射频芯片电连接，所述射频芯片与所述控制单元电连接。

9.根据权利要求3所述的探测传感器，其特征在于，所述第一基板平行于所述第二基板，所述第一基板的一端抵接于所述第二基板的一端。

10.一种无人飞行器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述探测传感器。

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