抗的同轴连接器；第二电连接器为4芯航空连接器。超声波探头6是一个独立的部件，采用SensComp公司的Series600,探头通过软质同轴电缆及同轴插头与第一电连接器相连，电缆的长度可根据飞机尺寸及超声波探头安装位置而定，最长不超过5m。第二电路板2也是一个独立部件，与超声波探头配套使用，选用SensComp公司的6500测距控制模块，它与第一电路板I元件面相向，并通过3cm长的插针焊接在一起，插针既提供了二者信号交互的介质，又是第二电路板2的固定装置，插针既提供了通信介质，又作为紧固装置，这样的结构安装方式极大减小了超声波高度表的尺寸和重量。
[0025]如图2所示，工装壳体内的第一电路板上安装微控制器PIC12C508A和电源模块MIC29301，第二电路板为6500测距控制模块。MIC29301为整个电路板提供5V电源，它还接收外部使能控制信号。6500测距控制模块与微控制器PIC12C508A之间的接口信号包括:启动信号、消隐禁止信号和回声信号。微控制器PIC12C508A对外输出一路距离脉冲信号。测距流程如下:
[0026](I)微控制器用GP4引脚作为距离脉冲信号，初始态置I ;同时用GPO引脚驱动测距控制模块的INIT引脚，测距控制模块再驱动超声波探头发出超声波束；
[0027](2)微控制器延时1ms，避开超声波束发送起始阶段可能收到的杂波，然后用GP2引脚驱动测距控制模块的BINH引脚，允许测距控制模块反馈ECHO回声信号；
[0028](3)微控制器GP3引脚接收测距控制模块的ECHO回声信号，同时将距离脉冲信号GP4置0，于是GP4高电平代表的时间就是超声波传播一个来回所用的时间。
[0029](4)外部需要距离数据的设备(自动驾驶仪)将GP4高电平时间乘以声音速度便得到距离值。
[0030]工装壳体内的电路板所设计选用的元器件均采用能够在-40°C?85°C温度条件下正常工作的元件，以满足温度环境要求。
[0031]电路板上的工作流程如图3所示。整个循环周期为200ms，即距离数据的刷新率为5Hz。本流程的巧妙之处在于:无论有没有ECHO回声信号，都要延时80ms之后再走下一步流程。这样一来，若没有收到ECHO信号，则距离脉冲信号GP4就变成80ms，其代表的距离为80/1.8=44英尺=13.5米(声音传播I英尺来回时间为1.8毫秒)。13.5米超过了高度表的最大量程，这显然是一个错误值。因此，本装置并没有纠错能力，而将明显错误的数据提供给数据接收方(自动驾驶仪)，让其自行纠错。另一方面，80ms的固定延时也有利于保证整个循环周期稳定。本流程没有将距离脉冲直接转换成距离数字量，而是让数据接收方(自动驾驶仪)自行转换。本流程不纠错、不转换的好处在于:虽然微控制器PIC12C508A处理能力很弱，但是成本极低，将纠错、计算等较为复杂耗时的任务交给处理能力很强的数据接收方(自动驾驶仪)，就可以在保证微控制器PIC12C508A满足必要的实时性同时，让产品成本最低。
[0032]由以上实施例可以看出，本发明将超声波测距技术引入无人机近地测距，所设计出的超声波高度表体积小、功耗低，适于安装在载重较轻的小型无人机上。该超声波高度表包括超声波探头和信号采集盒，输出信号为超声波在飞机与地面之间往返所用的时间脉冲。本发明的优点是:造价低廉、小巧轻盈、功耗低、精度高、实时性强。
[0033]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于小型无人机的超声波高度表，其特征在于，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外部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。
2.如权利要求1所述的超声波高度表，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的超声波高度表，其特征在于，所述同轴电缆的长度小于5m。
4.如权利要求1所述的超声波高度表，其特征在于，所述插针的长度为3cm。
5.如权利要求1?4中任一项所述的超声波高度表，其特征在于，所述微控制器采用PIC12C508A芯片实现，电源模块采用MIC29301芯片实现。
【专利摘要】本发明涉及一种用于小型无人机的超声波高度表，属于中低速小型无人机近地测距技术领域。本发明将超声波测距技术引入无人机近地测距，所设计出的超声波高度表体积小、功耗低，适于安装在载重较轻的小型无人机上。该超声波高度表包括超声波探头和信号采集盒，输出信号为超声波在飞机与地面之间往返所用的时间脉冲。本发明的优点是：造价低廉、小巧轻盈、功耗低、精度高、实时性强。
【IPC分类】G01S15-08
【公开号】CN104678397
【申请号】CN201310617569
【发明人】杨云星
【申请人】中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月27日