CN110133672A - 一种移动式测距仪及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式测距仪及其控制方法，涉及距离测量技术领域，用于测距工作，解决了现有的测距仪移动不方便导致的在特殊地形下开展测距工作较为困难的问题，包括：无人机、视觉定位模块、TOF测距模块、无线中继模块；视觉定位模块固定装配在无人机上，用于获取并输出无人机的对地高度参考信息；TOF测距模块固定装配在无人机上，用于测量并输出无人机与目标物体之间的距离；无线中继模块固定装配在无人机上，并与视觉定位模块及TOF测距模块电连接，用于将接收到的对地高度参考信息及间距信息传输回位于地面的接收器，并用于接收接收器输出的控制信号，且根据控制信号控制无人机的飞行状态，从而降低了在特殊地形下开展测距工作的难度。

Description

一种移动式测距仪及其控制方法

技术领域

本发明涉及距离测量技术领域，尤其涉及一种移动式测距仪及其控制方法。

背景技术

在生活应用及工业应用等领域中，经常需要测量两个物体之间的距离或者长度，在早期，是通过皮尺等工具对两个物体之间的距离进行直接测量，但是其局限性太大逐渐被淘汰。而测距仪逐渐占领市场。

测距仪是一种测量长度或者距离的设备，其主要采用声波测距法或光电测距法测量两个物体之间的距离或长度，在室内及室外均可进行距离或长度的测量。

但是，在测距仪的使用过程中，大多是根据具体的应用场景设计出测距方案，并以辅助支架固定测距仪，或是人工手持测距仪对两个物体之间的距离进行探测，然而，若是遇到复杂地形，或两个物体之间存在障碍物，则会对测距仪的测距工作产生极大的困扰，因此，现有的测距仪移动不方便，从而使得在特殊地形下开展测距工作较为困难的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种移动式测距仪及其使用方法，旨在解决现有技术中的测距仪移动不方便导致的在特殊地形下开展测距工作较为困难的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种移动式测距仪，包括：无人机、视觉定位模块、TOF测距模块、无线中继模块；所述视觉定位模块固定装配在所述无人机上，用于获取所述无人机的对地高度参考信息，并输出所述对地高度参考信息；所述TOF测距模块固定装配在所述无人机上，用于测量所述无人机与目标物体之间的距离，并输出所述无人机与目标物体的间距信息；所述无线中继模块固定装配在所述无人机上，并与所述视觉定位模块及所述TOF测距模块电连接，用于将接收到的所述对地高度参考信息及所述间距信息传输回位于地面的接收器，并用于接收所述接收器输出的控制信号，且根据所述控制信号控制所述无人机的飞行状态。

进一步地，所述对地高度参考信息包括：所述无人机的位置信息及所述无人机与地面间的距离信息；所述视觉定位模块包括：固定装配在所述无人机上的摄像头，所述摄像头与所述无线中继模块电连接，用于获取所述无人机的位置信息，并向所述无线中继模块输出所述位置信息；固定装配在所述无人机上的高度测量单元，所述高度测量单元用于测量所述无人机及地面间的相对高度信息，并向所述无线中继模块输出所述相对高度信息。

进一步地，移动式测距仪还包括：电动云台，所述电动云台固定装配在所述无人机上，且所述TOF测距模块固定装配在所述电动云台上。

进一步地，移动式测距仪还包括：固定装配在所述无人机上的总电源模块，所述总电源模块与所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块电连接，用于为所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块提供电源；电压转换模块，所述总电源模块与所述电压转换模块电连接，所述电压转换模块与所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块电连接，用于调控所述总电源模块向所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块的输出电压。

进一步地，所述无线中继模块开设有第一WiFi热点及第二WiFi热点；所述接收器及所述无线中继模块之间通过第一WiFi热点进行无线连接，并通过所述第一WiFi热点进行数据传输；所述无线中继模块与所述无人机通过第二WiFi热点进行无线连接，并通过所述第二WiFi热点进行数据传输。

进一步地，所述无人机为Tello型号的小型无人机；所述TOF测距模块的型号为TFmini TOF测距传感器；所述无线中继模块为ESP8266或ESP32型号的无线中继器。

进一步地，所述视觉定位模块固定装配在所述无人机的底部。

本发明第二方面提供一种移动式测距仪的使用方法，应用上述任意一项所述的移动式测距仪，包括：在所述无线中继模块与无人机、接收机处于连接状态时，接收器响应于输入的控制信号，并将所述控制信号传输至无线中继模块，以便控制所述无人机的飞行状态，其中，移动式测距仪在接收到所述控制信号后，产生对控制信号的指令响应及无人机的状态响应，并控制所述视觉定位模块及所述TOF测距模块分别获取所述对地高度参考信息及所述间距信息，通过所述无线中继模块向所述接收器反馈数据参数，所述数据参数包括所述指令响应、状态响应、所述对地高度参考信息及所述间距信息；接收器接收所述数据参数，并保存所述控制信号及所述数据参数的对应关系；重复上述步骤，直至将所有需要测量的距离测量完毕。

本发明提供一种移动式测距仪及其使用方法，有益效果在于：在进行测距的过程中，可将无人机飞行至两个物体中的一个物体上方，随后通过视觉定位模块得到无人机的对地高低参考信息，并通过TOF测距模块测量无人机与另一物体之间的距离，从而计算出两个物体之间的距离，并且无人机便于操控及移动，从而使得用于测距的视觉定位模块及TOF测距模块便于移动，因此降低了测距的难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例移动式测距仪的结构示意框图；

图2为本发明实施例移动式测距仪的控制方法的流程示意框图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为一种移动式测距仪，包括：无人机1、视觉定位模块2、TOF测距模块3、无线中继模块4；视觉定位模块2固定装配在无人机1上，用于获取无人机1的对地高度参考信息，并输出对地高度参考信息；TOF测距模块3固定装配在无人机1上，用于测量无人机1与目标物体之间的距离，并输出无人机1与目标物体的间距信息；无线中继模块4固定装配在无人机1上，并与视觉定位模块2及TOF测距模块3电连接，用于将接收到的对地高度参考信息及间距信息传输回位于地面的接收器，并用于接收接收器输出的控制信号，且根据控制信号控制无人机1的飞行状态。

在本实施例中，TOF测距模块3具体为TOF传感器，TOF测距模块3的型号为TFminiTOF测距传感器，TOF测距模块3的测距原理如下：TOF测距模块3通过周期性地向外发射调制后的近红外光信号，调制后的近红外光信号遇到障碍物后发生反射，TOF测距模块3通过接收发射回来的近红外光信号后，通过近红外光的往返相位差，可计算出近红外光的飞行时间，最后再计算当前TOF测距模块3与被测目标之间的相对距离D，相对距离D可用公式1表示，公式1表示如下：

在公式1中，c表示光速，f表示近红外光的调制频率，π表示圆周率，表示相位差。

根据上述的TOF测距模块3的测距原理，使得本申请提供的移动式测距仪可基于无人机1的灵活性，对指定区域进行测距工作，上述的指定区域可以是简单地形，也可以是复杂地形，因此能够较为简单地对简单地形或复杂地形开展测距工作。

对地高度参考信息包括：无人机1的位置信息及无人机1与地面间的距离信息；在本实施例中，视觉定位模块2固定装配在无人机1的底部。视觉定位模块2包括：固定装配在无人机1上的摄像头，摄像头与无线中继模块4电连接，用于获取无人机1的位置信息，并向无线中继模块4输出位置信息；固定装配在无人机1上的高度测量单元，高度测量单元用于测量无人机1及地面间的相对高度信息，并向无线中继模块4输出相对高度信息；在本实施例中，高度测量单元为TOF传感器，高度测量单元涉及的TOF传感器与TOF测距模块3涉及的TOF传感器相同，在其他实施例中，高度测量单元涉及的TOF传感器与TOF测距模块3涉及的TOF传感器不相同，可以理解的是，只要是能够测量无人机1与地面间相对高度的TOF传感器，均适用于本实施例的高度测量单元。

为实现TOF测距模块3在无人机1上可以多方位地进行测量，在本实施例中，移动式测距仪还包括：电动云台，电动云台固定装配在无人机1上，且TOF测距模块3固定装配在电动云台上，在本实施例中，电动云台为电动的二轴云台或三轴云台，以实现TOF测距模块3在无人机1上的转动，从而使得TOF测距模块3可以进行多方位的测量；在其他实施例中，TOF测距模块3为旋转式的TOF测距传感器，从而实现TOF测距模块3TOF测距模块3在无人机1上的转动。

移动式测距仪还包括总电源模块及电压转换模块；总电源模块固定装配在无人机1上，总电源模块与无人机1、视觉定位模块2、无线中继模块4及TOF测距模块3电连接，用于为无人机1、视觉定位模块2、无线中继模块4及TOF测距模块3提供电源；总电源模块与电压转换模块电连接，电压转换模块与无人机1、视觉定位模块2、无线中继模块4及TOF测距模块3电连接，用于调控总电源模块向无人机1、视觉定位模块2、无线中继模块4及TOF测距模块3的输出电压。

具体地，由于实际使用中TOF测距模块3的供电电压为5V，而无线中继模块4的供电电压为3.3V，总电源模块的供电电压为3.7V，因此，为了防止在总电源模块的供电电压下，TOF测距模块3处于欠压状态或无线中继模块4处于过压状态而影响其本身的工作状态，使用电压转换模块调控总电源模块的输出电压，使得TOF测距模块3及无线中继模块4能够在正常电压下进行工作。

无线中继模块4开设有第一WiFi热点及第二WiFi热点；接收器及无线中继模块4之间通过第一WiFi热点进行无线连接，并通过第一WiFi热点进行数据传输；无线中继模块4与无人机1通过第二WiFi热点进行无线连接，并通过第二WiFi热点进行数据传输。

由于无线中继模块4与接收器之间通过第一WiFi热点进行无线连接，无线中继模块4与无人机1通过第二WiFi热点进行无线连接，因此，无线中继模块4需具备AP(全称为Access Point)模式兼Station模式，即无线中继模块4本身需具备无线接入服务，允许其他无线设备接入，同时其本身也可以连接到其他设备的AP，并具备数据处理功能，即具备串口或IIC或SPI等通信接口，因此可以选用型号为ESP8266，ESP32等具备WIFI功能的无线模块做无线中继模块4，在本实施例中，选取型号为ESP8266的无线模块作为无线中继模块4；无人机1则需要具有可供二次开发的API接口，具备AP模式无线网络功能，在本实施例中，无人机1选用型号为Tello的小型无人机。

请参阅图2，为一种移动式测距仪的控制方法，所述控制方法应用于上述中的移动式测距仪，包括：S1、在无线中继模块与无人机、接收机处于连接状态时，接收器响应于输入的控制信号，并将控制信号传输至无线中继模块，以便控制无人机的飞行状态，其中，移动式测距仪在接收到控制信号后，产生对控制信号的指令响应及无人机的状态响应，并控制视觉定位模块及TOF测距模块分别获取对地高度参考信息及间距信息，通过无线中继模块向接收器反馈数据参数，数据参数包括指令响应、状态响应、对地高度参考信息及间距信息；S2、接收器接收数据参数，并保存控制信号及数据参数的对应关系；S3、重复上述步骤，直至将所有需要测量的距离测量完毕。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种移动式测距仪及其控制方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种移动式测距仪，其特征在于，包括：

无人机、视觉定位模块、TOF测距模块、无线中继模块；

所述视觉定位模块固定装配在所述无人机上，用于获取所述无人机的对地高度参考信息，并输出所述对地高度参考信息；

所述TOF测距模块固定装配在所述无人机上，用于测量所述无人机与目标物体之间的距离，并输出所述无人机与目标物体的间距信息；

所述无线中继模块固定装配在所述无人机上，并与所述视觉定位模块及所述TOF测距模块电连接，用于将接收到的所述对地高度参考信息及所述间距信息传输回位于地面的接收器，并用于接收所述接收器输出的控制信号，且根据所述控制信号控制所述无人机的飞行状态。

2.根据权利要求1所述的移动式测距仪，其特征在于，

所述对地高度参考信息包括：所述无人机的位置信息及所述无人机与地面间的距离信息；

所述视觉定位模块包括：

固定装配在所述无人机上的摄像头，所述摄像头与所述无线中继模块电连接，用于获取所述无人机的位置信息，并向所述无线中继模块输出所述位置信息；

固定装配在所述无人机上的高度测量单元，所述高度测量单元用于测量所述无人机及地面间的相对高度信息，并向所述无线中继模块输出所述相对高度信息。

3.根据权利要求1所述的移动式测距仪，其特征在于，

还包括：

电动云台，所述电动云台固定装配在所述无人机上，且所述TOF测距模块固定装配在所述电动云台上。

4.根据权利要求1所述的移动式测距仪，其特征在于，

还包括：

固定装配在所述无人机上的总电源模块，所述总电源模块与所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块电连接，用于为所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块提供电源；

电压转换模块，所述总电源模块与所述电压转换模块电连接，所述电压转换模块与所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块电连接，用于调控所述总电源模块向所述无人机、所述视觉定位模块、所述无线中继模块及所述TOF测距模块的输出电压。

5.根据权利要求1所述的移动式测距仪，其特征在于，

所述无线中继模块开设有第一WiFi热点及第二WiFi热点；

所述接收器及所述无线中继模块之间通过第一WiFi热点进行无线连接，并通过所述第一WiFi热点进行数据传输；

所述无线中继模块与所述无人机通过第二WiFi热点进行无线连接，并通过所述第二WiFi热点进行数据传输。

6.根据权利要求1所述的移动式测距仪，其特征在于，

所述无人机为Tello型号的小型无人机；

所述TOF测距模块的型号为TFmini TOF测距传感器；

所述无线中继模块为ESP8266或ESP32型号的无线中继器。

7.根据权利要求1所述的移动式测距仪，其特征在于，

所述视觉定位模块固定装配在所述无人机的底部。

8.一种移动式测距仪的控制方法，应用于权利要求1-7任意一项所述的移动式测距仪，其特征在于，包括：

在所述无线中继模块与无人机、接收机处于连接状态时，接收器响应于输入的控制信号，并将所述控制信号传输至无线中继模块，以便控制所述无人机的飞行状态，其中，移动式测距仪在接收到所述控制信号后，产生对控制信号的指令响应及无人机的状态响应，并控制所述视觉定位模块及所述TOF测距模块分别获取所述对地高度参考信息及所述间距信息，通过所述无线中继模块向所述接收器反馈数据参数，所述数据参数包括所述指令响应、状态响应、所述对地高度参考信息及所述间距信息；接收器接收所述数据参数，并保存所述控制信号及所述数据参数的对应关系；

重复上述步骤，直至将所有需要测量的距离测量完毕。