近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感器行業(yè)也將會(huì)形成更大的市場(chǎng)。在無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中，一般安裝有高精度的感應(yīng)器元件，主要由用于飛行姿態(tài)感知的陀螺儀，加速度傳感器，氣壓傳感器這些控制電路等部件組成，這其中傳感器起到的作用是精準(zhǔn)地感應(yīng)并計(jì)算出飛行器的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制無(wú)人機(jī)的飛行和懸停。超聲波傳感尤其有助于無(wú)人機(jī)著陸、懸停和地面跟蹤。

無(wú)人機(jī)降落輔助是無(wú)人機(jī)所具有的一項(xiàng)功能，可以檢測(cè)無(wú)人機(jī)底部與著陸區(qū)域的距離，判定著陸點(diǎn)是否安全，然后緩慢下降到著陸區(qū)域。盡管GPS監(jiān)測(cè)、氣壓傳感和其他傳感技術(shù)有助于著陸過(guò)程，但在這個(gè)過(guò)程中，超聲波傳感是無(wú)人機(jī)的主要和最準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。大多數(shù)無(wú)人機(jī)中還有懸停和地面跟蹤模式，主要用于捕捉連續(xù)鏡頭和陸地導(dǎo)航，其中超聲波傳感器有助于將無(wú)人機(jī)保持在高于地面的恒定高度。本博文系列的第1部分討論了如何將超聲波傳感器與汽車應(yīng)用相結(jié)合。本博文將探討超聲波傳感可用于無(wú)人機(jī)應(yīng)用的原因。

超聲波原理

超聲波的定義是使用高于人類聽(tīng)力上限頻率的聲波 —— 見(jiàn)圖1。

圖1：超聲波范圍

超聲波可以穿過(guò)各種介質(zhì)（氣體、液體、固體）來(lái)檢測(cè)聲阻抗不匹配的物體。聲速是聲波在彈性介質(zhì)中傳播時(shí)每單位時(shí)間的距離。例如，在20°C (68°F)的干燥空氣中，聲速為343米每秒（1,125英尺每秒）?？諝庵械某暡ㄋp隨著頻率和濕度的增加而增加。因此，由于過(guò)度的路徑損耗/吸收，空氣耦合超聲波通常被限制在500kHz以下的頻率。

超聲波ToF

與許多超聲波傳感應(yīng)用一樣，無(wú)人機(jī)著陸輔助系統(tǒng)使用飛行時(shí)間（ToF）原理。ToF是從傳感器發(fā)射到目標(biāo)物體，然后從物體反射回傳感器的超聲波的往返時(shí)間估計(jì)，如圖2所示。