杆13和测距支撑柱12内部分别设置相应的连接导线，一根或者多根导线用于连接距离传感器10和导电滑环11，一根或者多根导线用于连接导电滑环11和控制装置4。
[0047]在较佳的技术方案中，本发明距离传感器10为红外线传感器。为了保证返回的红外线不受或者降低受外部杂波的干扰，距离传感器10的内部安装有滤波片。
[0048]驱动装置3包括减速器30、电机31及电机支撑柱32，电机31通过电机支撑柱32与控制装置4电连接，电机31连接减速器30，减速器30与支撑杆13齿轮连接；电机31通过减速器30控制支撑柱旋转，距离传感器10随支撑柱的旋转而旋转，本实施例中，减速器30输出轴固定连接主动轮，支撑杆13上套有、固接从动轮，主动轮与从动轮齿轮连接。
[0049]测角装置2包括相互固定连接的角度传感器20和测角支撑柱21，角度传感器20通过测角支撑柱21与控制装置4电连接，控制装置4为角度传感器20供电，角度传感器20获取距离传感器10指向的角度信号，并将角度信号传输至控制装置4 ;支撑杆13上套有磁环14，磁环14与支撑杆13固定连接，角度传感器20设于磁环14旁，角度传感器20与磁环14的高度相同、相对设置，角度传感器20采集磁环14的磁信号，以此判断距离传感器10的角度。
[0050]控制装置4包括电源和控制板40，测距支撑柱12、电机支撑柱32、测角支撑柱21平行设置且分别与控制板40固接。本发明优选的控制板40是PCB电路板，控制板40上设置相关的电子器件，实现为距离传感器10、角度传感器20以及电机31供电，并负责接收距离信号、角度信号，以确定障碍物相对于无人机的位置，本发明可在控制板40上设置通信模块，将障碍物的相对于无人机的距离、角度信息传输至无人机控制中心，以控制无人机避开障碍物。
[0051]本实施例中，控制板40水平设置，测距支撑柱12、电机支撑柱32、测角支撑柱21
垂直设置。
[0052]需要说明的是，在本发明中，测距支撑柱12、测角支撑柱21、电机支撑柱32都起到了支撑上部结构的作用，这些部件可作为导体，也可以仅作为支撑结构而在其内部设置连接导线。
[0053]实施例二
[0054]实施例二的无人机用障碍物检测装置与实施例一的结构基本相同，其区别在于，减速器30与支撑杆13通过皮带传动。当然，皮带传动可能会出现皮带相对减速器输出轴滑动的现象，导致障碍物方向判断不准确，因此齿轮传动稳定性更高。
[0055]在本发明的启示下本领域技术人员可以选用任何可想到的动力方式以保证支撑杆13做旋转运动，进而带动距离传感器10做旋转运动，达到检测无人及周围障碍物的目的。
[0056]下面结合附图3对本发明无人机用障碍物检测方法进行详细的解释和说明。
[0057]无人机在空中飞行时，本发明的无人机用障碍物的检测装置上电后，电源为控制板40供电，控制板40为无人机用障碍物检测装置的其他部分供电，本装置开始工作，本发明设定无人机机头方向为0°方向，电机31带动减速器30按顺时针/逆时针旋转，从而带动距离传感器10和磁环14的上部分旋转。
[0058]距离传感器10在不断旋转的过程中，以较高的频率向外发射带有相位差的光波，光波遇到障碍物后返回并被距离传感器10接收到，距离传感器10内的滤波片对返回的光波过滤，滤除一些杂波，并记录下此时的时间Tl，距离传感器10根据接收到的光波计算出障碍物与装置之间的距离SI，并将距离S1、时间Tl以及校正系数传输给控制板40，由于环境、天气等原因，需要校正系数对距离SI进行校正，该校正系数是测距装置I出厂时设定的，控制板40得到距离SI和校正系数后，通过计算最终得到障碍物距离无人机真实的距离S，而通过距离SI和校正系数计算障碍物与无人机距离的方法是本领域技术人员掌握的常规方法。
[0059]当减速器30带动测距支撑杆13不断旋转的过程中，角度传感器20以较高的频率不断测量距离传感器10的旋转角度，并实时记录某个时间下的距离传感器10的旋转角度，如时间T2、角度Q，0° <Q<360°或者-360° <Q〈0°，并不断将上述信息传输至控制板40，本发明的检测角度为-360°至+360°。控制板40不断将距离传感器10传来数据的时间Tl和角度传感器20传来数据的时间T2进行匹配，如果Tl = T2或者二者非常接近，那么表明在同一时间获取数据:距离SI和角度Q，也就是说明同时获得了距离S和角度Q，两种匹配完成，获得了障碍物与无人机之间的距离S及其与无人机之间的角度Q，则以无人机的坐标为(0，0)、坐标(S，Q)为障碍物相对无人机的相对坐标，即实现了本发明的发明目的。
[0060]概括来说，本发明无人机用障碍物检测装置的检测方法包括如下三个步骤:
[0061]I)使距离传感器10以支撑杆13为轴旋转，距离传感器10检测无人机周围的障碍物并测量障碍物与无人机的距离，旋转运动的减速器30齿轮带动支撑杆13、支撑杆13带动距离传感器10呈360°旋转运动，电机31为减速器30提供动力，并通过校正系数校正障碍物与无人机之间的距离；
[0062]2)角度传感器20测量支撑杆13外的磁环14磁信号变化、计算距离传感器10的旋转角度，角度传感器20检测旋转运动的磁环14磁场强度和/或方向的变化、判断距离传感器10的旋转角度；
[0063]3)控制板40不断接收距离数据和旋转角度数据，以时间为标准对上述两种数据进行匹配，获得障碍物位置信息。
[0064]本发明采用检测障碍物与无人机的距离和障碍物所处角度的方法，并自动将同一时间的两种数据匹配，保证了数据的准确性，换言之，对于同一障碍物，本方法可实现在某个时间的距离、角度测量，并且能够较快地检测并判断出障碍物的具体位置，该方法具有简单方便、可靠性高、执行效果好等优点。
[0065]本发明的一个关键点在于可360°旋转运动的距离传感器10，而且由于导电滑环11的设置，距离传感器10可以始终沿一个方向旋转，由于其可沿顺向或者逆向旋转，则降低了对驱动设备的要求，只需要普通的减速器30、电机31即可满足需要。当然，本发明的距离传感器10也可以按要求顺向-逆向或者逆向-顺向旋转。本发明创新地采用了测旋转磁环14磁场强度和/或方向判断距离传感器10旋转角度，在本发明的技术启示下，本领域技术人员可根据选用的磁环14具体的磁场分布信息，使用相应的算法即可实现测量距离传感器10旋转角度的技术目的。
[0066]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种无人机用障碍物检测装置，其特征在于:包括控制装置(4)，及分别与控制装置连接的驱动装置(3)、测距装置(I)、测角装置(2);驱动装置与测距装置连接。2.根据权利要求1所述的无人机用障碍物检测装置，其特征在于:测距装置包括距离传感器(10)、支撑杆(13)、导电滑环(11)及测距支撑柱(12)，支撑杆两端分别固定连接距离传感器和导电滑环一端，测距支撑柱两端分别固定连接导电滑环另一端和控制装置，距离传感器依次通过支撑杆、导电滑环、测距支撑柱与控制装置电连接；驱动装置包括减速器(30)、电机(31)及电机支撑柱(32)，电机通过电机支撑柱与控制装置电连接，电机输出轴与减速器连接，减速器与支撑杆齿轮连接；测角装置包括相互固定连接的角度传感器(20)和测角支撑柱(21)，角度传感器通过测角支撑柱与控制装置电连接，支撑杆上套有磁环(14)，角度传感器设于磁环旁。3.根据权利要求2所述的无人机用障碍物检测装置，其特征在于:控制装置包括控制板(40)及与控制板电连接的电源；测距支撑柱、电机支撑柱、测角支撑柱平行设置，分别与控制板固定连接。4.根据权利要求3所述的无人机用障碍物检测装置，其特征在于:控制板呈水平方向设置，测距支撑柱、电机支撑柱及测角支撑柱呈垂直方向设置。5.根据权利要求2所述的无人机用障碍物检测装置，其特征在于:距离传感器为红外线传感器，内部安装有滤波片。6.根据权利要求2所述的无人机用障碍物检测装置，其特征在于:减速器输出轴固定连接主动轮，支撑杆上套有从动轮，主动轮和从动轮齿轮连接。7.一种利用权利要求1至6中任一权利要求所述的无人机用障碍物检测装置的检测方法，其特征在于:包括如下步骤， 1)使距离传感器以支撑杆为轴旋转，距离传感器检测无人机周围的障碍物并测量障碍物与无人机的距离； 2)角度传感器测量支撑杆外的磁环磁信号变化、计算距离传感器的旋转角度； 3)控制板不断接收距离数据和旋转角度数据，将接收时间同步的距离数据和旋转角度数据匹配，获得障碍物位置信息。8.根据权利要求7所述的无人机用障碍物检测装置的检测方法，其特征在于:步骤I)中，旋转运动的减速器齿轮带动支撑杆、支撑杆带动距离传感器呈360°旋转运动，电机为减速器提供动力。9.根据权利要求7或8所述的无人机用障碍物检测装置的检测方法，其特征在于:步骤2)中，角度传感器检测旋转运动的磁环磁场强度和/或方向的变化、判断距离传感器的旋转角度。10.根据权利要求7或8所述的无人机用障碍物检测装置的检测方法，其特征在于:步骤I)中，通过校正系数校正障碍物与无人机之间的距离。
【专利摘要】本发明提供了一种无人机用障碍物检测装置及其检测方法，其中检测装置包括驱动装置、测距装置、测角装置及控制装置，驱动装置、测距装置、测角装置分别与控制装置连接，驱动装置与测距装置连接，测距装置包括距离传感器，测角装置包括角度传感器，控制装置包括控制板；无人机用障碍物检测装置的检测方法，使用旋转着的距离传感器检测并计算障碍物与无人机的距离，使用角度传感器判断距离传感器旋转角度，使用控制板对上述距离数据和旋转角度数据进行匹配，最终获得障碍物的位置信息。本发明能够实现对周围各个方向的障碍物进行检测，避免无人机与障碍物发生碰撞的情况，降低了无人机发生事故的概率。
【IPC分类】G01S17/93, G05D1/10
【公开号】CN105093237
【申请号】CN201510565953
【发明人】孙宏涛, 赵国栋, 齐向阳, 杨霖, 杨建军
【申请人】零度智控（北京）智能科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月8日