[发明专利]一种适用于无人机测高定姿的激光传感器及其工作方法

摘要

本发明公开了一种适用于无人机测高定姿的激光传感器，包括发射镜头、第一脉冲激光二极管、第二脉冲激光二极管、第三脉冲激光二极管、3通道并行驱动电路、时序控制电路、激光回波接收镜头、第一光电转换器、第二光电转换器、第三光电转换器、3通道并行信号放大与鉴别电路、3路并行高精度时间‑数字转换电路、高度计算与姿态确定模块。本发明利用上述装置得到无人机与三个地面参考位置间的距离信息，基于空间几何及解析几何理论通过专设算法，得到无人机的高度和飞行姿态信息，克服了现有技术测量误差大、计算结果延迟高和算力要求高编程复杂等局限性，具有装置小、稳定性和实时性强、测量分辨率高、功耗低和算力要求低等优势。

主权项

1.一种适用于无人机测高定姿的激光传感器，其特征在于，所述激光传感器安装在无人机(15)上；所述激光传感器包括发射镜头(1)、第一脉冲激光二极管(2)、第二脉冲激光二极管(3)、第三脉冲激光二极管(4)、3通道并行驱动电路(5)、时序控制电路(6)、激光回波接收镜头(7)、第一光电转换器(8)、第二光电转换器(9)、第三光电转换器(10)、3通道并行信号放大与鉴别电路(11)、3路并行高精度时间‑数字转换电路(13)、高度计算与姿态确定模块(14)；所述第一脉冲激光二极管(2)、第二脉冲激光二极管(3)和第三脉冲激光二极管(4)与3通道并行驱动电路(5)相连；所述第一光电转换器(8)、第二光电转换器(9)和第三光电转换器(10)均与3通道并行信号放大与鉴别电路(11)的输入端相连；3通道并行信号放大与鉴别电路(11)的输出端与3路并行高精度时间‑数字转换电路(13)的输入端相连；3路并行高精度时间‑数字转换电路(13)的输出端和高度计算与姿态确定模块(14)相连；所述时序控制电路(6)与3通道并行驱动电路(5)、3路并行高精度时间‑数字转换电路(13)和高度与姿态计算模块(14)相连；所述第一脉冲激光二极管(2)、第二脉冲激光二极管(3)和第三脉冲激光二极管(4)位于发射镜头(1)的焦平面内，且以发射镜头(1)的焦点为中心呈等边三角形分布；所述第一光电转换器(8)、第二光电转换器(9)和第三光电转换器(10)位于激光回波接收镜头(7)的焦平面内，且其通过激光回波接收镜头(7)形成的接收视场分别覆盖由第一脉冲激光二极管(2)、第二脉冲激光二极管(3)和第三脉冲激光二极管(4)通过发射镜头(1)形成的发射视场；所述第一脉冲激光二极管(2)、第二脉冲激光二极管(3)和第三脉冲激光二极管(4)在时序控制电路的作用下同步发出三束激光信号至三个激光着地点，生成的三路激光回波信号分别被第一光电转换器(8)、第二光电转换器(9)和第三光电转换器(10)接收后，经3通道并行信号放大与鉴别电路(11)放大、整理和鉴别，并且发送至3路并行高精度时间‑数字转换电路(13)，3路并行高精度时间‑数字转换电路(13)计算得出激光传感器与三个激光着地点的距离数据，将计算得到的距离数据发送至高度计算与姿态确定模块(14)，高度计算与姿态确定模块(14)结合激光传感器与无人机的相对位置，计算得到无人机到地面的距离信息和无人机的飞行姿态参数。