用于小型无人机的超声波高度表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及中低速小型无人机近地测距技术领域，具体涉及一种用于小型无人机的超声波高度表。
【背景技术】
[0002]目前，在世界范围内，小型无人机的自主起降技术仍然是一个技术难点，最主要的原因在于:无人机自主起降时，无人机自动驾驶仪需要精确控制飞机的离地高度，但是一般飞行器上使用的测距装置，如无线电高度表、激光高度表等，很难满足小型无人机对其体积、重量、功耗以及成本方面的苛刻需求。然而，相比弹射、伞降、撞网等发射回收方式，无人机自主起降方式的优势是不言而喻的，对于用户而言，它既不需要任何额外的支援保障设备，又不需要人工操控干预，显然是最经济、最便于使用的发射回收方式。对于无人机厂商尤其是民营厂商而言，具有自主起降能力的产品既节约开发成本，又具有很强的市场竞争力。
[0003]因此，为了解决使用需求与技术瓶颈之间的突出矛盾，亟需设计一种体积小、成本低、功耗低、精度高的用于小型无人机的测距装置，为自动驾驶仪提供无人机近地时的离地高度，从而使无人机实现自主起降功能。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是:如何设计一种体积小、成本低、功耗低、精度高的用于小型无人机的测距装置。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于小型无人机的超声波高度表，包括:超声波探头和信号采集盒，其中，所述超声波探头用于在信号采集盒的控制下，将电脉冲转换成超声波束，以及将障碍物反射回来的超声波束转换成电脉冲传送给信号采集盒；所述信号采集盒包括工装壳体和电路板，所述工装壳体上安装有两个电连接器，第一电连接器与所述超声波探头连接，用于收、发超声波探头的电脉冲，第二电连接器用于向外发送距离信号以及接收对超声波高度表的使能控制信号；所述电路板包括第一电路板和第二电路板，所述第一电路板为测距控制模块，用于驱动超声波探头发出超声波束，所述第二电路板上安装有微控制器与电源模块，这两块电路板通过插针焊接的方式叠摞在一起。
[0008]优选地，所述工装壳体为铝合金六面体，底面带有凸缘，凸缘上有四个安装孔位；所述超声波探头通过同轴电缆及同轴插头与第一电连接器相连；所述工装壳体上的两个电连接器均为弯插印制板焊接形式的电连接器，尾部焊接在第二电路板上，与同轴插头对插的第一电连接器的一端通过螺钉固定在工装壳体上；第一电连接器为50 Ω特性阻抗的同轴连接器；第二电连接器为4芯航空连接器。
[0009]优选地，所述同轴电缆的长度小于5m。
[0010]优选地，所述插针的长度为3cm。
[0011]优选地，所述微控制器采用PIC12C508A芯片实现，电源模块采用MIC29301芯片实现。
[0012](三)有益效果
[0013]本发明将超声波测距技术引入无人机近地测距中，设计了一种用于小型无人机的超声波高度表，其具有如下优点:
[0014]1、造价低廉。本发明所选用的元器件都是工业级常见产品，成本低廉，不会对无人机整机造价造成较大影响，从而使无人机系统更具价格竞争力。
[0015]2、体积小。超声波高度表的探头无任何额外防护装置，可直接安装在无人机的机腹或机翼底部，占用空间很小，不会对无人机蒙皮强度造成较大影响；超声波高度表的信号采集盒采用电路板叠摞方式，将体积压缩到最小，降低了无人机舱位排布及配重难度。
[0016]3、功耗可控。超声波高度表选用低功耗元器件，自身的功耗已经很小，但是为了进一步节约小型无人机极为有限的电力供应，超声波高度表具有使能控制功能，以便无人机自动驾驶仪在必要的时候即起降阶段才使其开启，而其它飞行阶段都使其处于待机模式。
[0017]4、精度高。超声波高度表的测距范围为0.15m?11m，相对精度为±1%。因此，无人机离地高度越小，绝对误差越小，无人机停机时，超声波探头的离地高度即为超声波测距误差，本发明可达到0.5cm。所以，超声波高度表的测距误差完全满足无人机自主起降需求。
[0018]5、实时性强。超声波高度表为自动驾驶仪提供5Hz的数据刷新率，可满足自动驾驶仪对无人机的降高速率控制。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的超声波高度表的组成框图；
[0020]图2为本发明的超声波高度表中电路板的组成框图；
[0021]图3为本发明的超声波高度表的电路板上的工作流程图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0023]如图1所示，本发明提供了一种用于小型无人机的超声波高度表，包括:超声波探头6和信号采集盒，其中，所述超声波探头6超声波探头集超声波束的收、发于一体，用于在信号采集盒的控制下，将电脉冲转换成超声波束，以及将障碍物反射回来的超声波束转换成电脉冲传送给信号采集盒；所述信号采集盒包括工装壳体5和电路板，所述工装壳体5上安装有两个电连接器，第一电连接器(即第一插座3)与所述超声波探头6连接，用于收、发超声波探头6的电脉冲，第二电连接器(即第二插座4)与自动驾驶仪接口，用于向自动驾驶仪发送距离信号，以及接收自动驾驶仪向超声波高度表发送的使能控制信号；所述电路板包括第一电路板I和第二电路板2，所述第一电路板I为测距控制模块，用于驱动超声波探头发出超声波束，所述第二电路板2上安装有微控制器与电源模块，这两块电路板通过插针焊接的方式置擦在一起，以便减小超声波闻度表的尺寸。
[0024]所述工装壳体5为铝合金六面体，底面带有凸缘，凸缘上有四个安装孔位；所述超声波探头6通过同轴电缆7及同轴插头8与第一电连接器相连；所述工装壳体5上的两个电连接器均为弯插印制板焊接形式的电连接器，尾部焊接在第二电路板2上，与同轴插头8对插的第一电连接器的一端通过螺钉固定在工装壳体5上；第一电连接器为50 Ω特性阻