在图2和图3中的点1，无人机的超声波传感器发出声波，在返回信号处理路径上表示为饱和数据。发送后，信号处理路径变为静音（点2），直到回波从物体反射回来（点3）为止。
图3：超声波ToF的相位
公式1计算从无人机到地面或从无人机到另一个物体的距离：
距离（d）是从无人机上的超声波传感器到地面/物体的距离，ToF（t）是前面定义的ToF，而SpeedOfSound（v）是通过介质的声速。ToF（t）×SpeedOfSound（v）除以2，因为ToF计算超声回波往返物体的时间。
为什么要将超声波感应用于无人机着陆？
虽然众多的传感技术可以检测物体的接近程度，但是超声波传感可在无人机着陆时的探测距离、方案成本以及不同表面的可靠性方面良好运行。
无人机地面跟踪和着陆的共同要求是能够可靠地检测到距离地面5米高的距离。假设信号调节和处理正确，40-60kHz范围内的超声波传感器通常可以满足这个范围。
德州仪器的PGA460是超声波信号处理器和传感器驱动器，用于无人机等空气耦合应用中的超声波传感，可达到或超过5米的要求。然而，超声波传感的协调是物体近场检测中的限制。所有用于空气耦合应用的超声波传感器都有一段激励期，称为衰减时间或振荡时间，在这个时间内，压电薄膜振动并发出超声波能量，难以检测到任何进入的回波。
为了在振铃期间有效地测量物体，许多无人机设计者为发射机和接收机安装单独的传感器。通过分离接收器，无人机可以在发射器的激励期间检测物体。因此PGA460具有优越的近场检测性能——低至5cm或更少。
超声波传感技术也是一项具有成本竞争力的技术，特别是在使用PGA460等集成解决方案时，其中已包括大部分所需的芯片。PGA460既可以使用半桥或H桥直接驱动传感器，也可以使用变压器驱动传感器；后者主要用于密封的的“密闭”传感器。PGA460还包括用于接收和调节超声回波的完整模拟前端。此外，该器件还可以通过数字信号处理来计算ToF（见图4）。
图4：PGA460功能框图
最后，超声波传感可以检测其他技术难以解决的的表面。例如，无人机经常会遇到建筑物上的玻璃窗和其他玻璃表面。光传感技术有时会穿过玻璃和其他透明材料，这对无人机悬停在玻璃建筑物上造成困难。超声波则能够可靠地反射出玻璃表面。
虽然超声波传感主要用于无人机着陆辅助和悬停，但其强大的性价比正促使无人机设计人员探索该技术的其他应用。快速发展的无人机领域潜力巨大。
