CN101074875B - 包括温度补偿设备的气压高度计 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种便携式气压高度计(10)，该高度计包括：压力传感器(14)、计算单元(16)和时间测量单元(18)，所述计算单元根据由所述传感器(14)测量的压力(P)并根据与海平面处气团的温度估计相对应的参考温度(T0)来确定高度值(H)，所述时间测量单元提供日历数据(D)，其特征在于，该高度计包括纠正电路(32)，该纠正电路(32)根据日期(D)并根据预定气候值(C)从包含在存储于该高度计(10)中的数据库中的一系列值(Ts)之中选出参考温度值(T0)。本发明还提出一种确定高度(H)的方法。

Description

包括温度补偿设备的气压高度计
技术领域
本发明涉及一种便携式气压高度计，以及用于针对所述高度计确定高度的方法。
更确切地，根据本发明的气压高度计包括：压力传感器；计算单元，其根据由所述传感器测量的压力并根据与海平面处气团温度的估计相对应的参考温度来确定高度值；以及提供日历数据的时间测量单元。
本发明特别涉及被安排在电子手表中的这种类型的高度计。
背景技术
在该类型的高度计中，为获得高度，计算单元实现了国际标准所定义的表明高度、大气压力和温度之间关系的公式。该公式如下：
H＝153.85*T0*
Figure 071A46125_0
1-(P/P0)0.190255
Figure 071A46125_1
    (1)
在该公式中，T0是以开氏温标(Kelvin)计的海平面处的气团温度，P是以毫巴(millibar)计的由高度计所测量的大气压力，而P0是以毫巴计的海平面处的大气压力。
一般地，海平面处的气团温度固定在默认值，这导致当海平面处的气团实际温度值与该默认值不同时在高度计算中产生误差。
为部分地纠正这些误差，美国专利5 224 059提出在高度计中存储针对与不同纬度值和一年中不同时期相对应的海平面处的气团的一系列参考温度值。带有高度计的人因而不得不手动输入其位置的纬度，以使得该高度计能够根据日期选择确定的参考温度值。
该解决方案不完全令人满意，因为这要求用户知道其位置的纬度，然而并不总是这种情况。此外，对于确定的日期，根据地球上用户位置的经度，参考温度值会巨大地变化，这需要要么将高度计的使用限于地球上的确定地区，要么要求用户也输入经度值。
该解决方案因而有不够直观的缺点，这对于高度计人类工程学是有害的。
此外，该解决方案需要很大的存储容量，这使得它较为昂贵。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于实现更直观的高度计的简单经济的解决方案来克服这些缺点。
因此，本发明提出一种之前已描述的气压温度计类型，其特征在于，它包括纠正电路，该纠正电路根据日期并根据预定气候值从包含在存储于所述高度计中的数据库中的一系列值之中选择参考温度值。
根据本发明的高度计在保证使用简单的同时提供了准确的高度值。特别地，所述高度计设置容易实现，并且不需要很大的存储容量。对于用户，由于用户已知道他所在地的气候，甚至不用参考平面球形图，输入气候是实施起来简单直观的操作。
有利地，气候值是从五个预定值中选出的，这五个预定值是：温带、地中海、干旱、热带、极地。本申请人所进行的实验已证明这五个气候值的选择构成高度计算准确度和高度计简单使用之间的良好折衷。缩减的预定气候的数量还有利于设置操作和输入操作，因为用户仅需要滚读(scrolldown)五个值并选择其中一个。因此不必要提供任何复杂的控制部分或笨拙的操作。
此外，所述纠正电路根据选自分别对应于北半球和南半球的两个值的、相对于赤道的高度计位置的指示，来选择所述参考温度值，这在根据高度计所在半球而选择的参考温度之间作出了区分。
为进一步改进高度计算的准确度，所述纠正电路调整根据当前月份中的日期所选择的参考温度的值，以考虑一个月中气团的温度变化。所述纠正电路因而可以调整根据时间所选择的参考温度值，以考虑一天中气团的温度变化。
本发明还提出了一种用于针对便携式气压高度计确定高度的方法，该方法包括以下步骤：
-从包含在存储于所述高度计中的数据库中的一系列值之中自动选择参考温度值，所述参考温度对应于海平面处的气团的温度估计；
-通过压力传感器测量压力值；
-根据所述压力值并根据所选参考温度来计算高度值；
其特征在于，在所述选择步骤中，所述参考温度值是根据日期并根据预定气候值而被选出的。
所述方法具有与根据本发明的高度计相同的优点，即高度确定准确度和操作简单之间的良好折衷。
根据所述方法的其它特征：
-所述气候值是从五个预定值中选出的，这五个预定值是：温带、地中海、干旱、热带和极地；
-所述参考温度值还根据选自分别对应于北半球和南半球两个值的、相对于赤道的高度计位置指示来被选择；
-当相对于赤道选择所述高度计位置时，第三值可以被选择，以控制所述高度计工作在无纠正(uncorrected)模式中，并且在所述无纠正模式中，所述参考温度值被固定在未考虑气候的确定值；
-提供了第一纠正步骤，在该步骤中，在所述选择步骤中所选择的参考温度值是根据当前月份中的日期而被调整的，以考虑该月中气团温度的变化；
-提供了第二纠正步骤，在该步骤中，在所述选择步骤中所选择的参考温度值是根据时间而被调整的，以考虑一天中气团温度的变化；
-提供了手动气候值选择步骤。
附图说明
通过阅读下面参考附图作为非限制性例子给出的详细描述，本发明的其它特征和优点将更加明显，并且其中：
-图1示出了根据本发明教学而制成的便携式气压高度计；
-图2是概略示出安装有图1的高度计的手表的顶视图；
-图3示出了划分为对应于五个预定气候的区域的平面球形图。
具体实施方式
图1示出了便携式气压高度计10，其是根据本发明教学而制成的。
优选地，高度计10被置于如图2所示的电子手表12中。它包括连接到计算单元16的压力传感器14，其中所述计算单元用于根据由传感器14测量的压力P并根据参考温度T0确定高度值，其中所述参考温度对应于海平面处的气团温度的估计。计算单元16实现了上面定义的用于计算高度H的公式(1)。
手表12还包括用于提供时间h和这里为日期D的日历信息的时间测量单元18、以及这里由指针22和两个液晶屏幕24构成的显示装置20。
在所示的例子中，时间h是借助于指针22而被模拟地显示的，而日期D和高度H是借助于屏幕24而被数字地显示的。
手表12还包括用于控制该手表的各种功能的手动控制部分26、28、30。第一按钮26可以用于设置日期D，时间设置表冠28可以用于设置时间h。
根据本发明的教学，高度计10包括纠正电路32，该纠正电路32根据日期D并根据预定气候值C、从包含在置于高度计10中的数据库中的一系列标准温度值Ts中选择参考温度值T0。纠正电路32为此而包括其中存储有数据库的存储器34。
下面以表(2)的形式示出所述数据库。
  标准温度
  1月 2月 3月 4月 5月 6月   7月   8月  9月  10月   11月   12月
  极地   -10 -8 -3 2 9 14   16   13  9  3   -5   -10
温带   -2     -1     3     9     14     19     21     20     16     11     5     0
南半球温带 21 21 19 16 13 11 10 11 13 15 18 20
地中海   7     8     10     13     17     20     22     22     20     16     11     8
南半球地中海 21 21 19 16 13 11 11 11 13 15 17 20
干旱   11     14     18     22     25     28     29     28     26     22     17     13
南半球干旱 23 23 22 19 16 13 13 14 17 19 21 22
热带   21     21     23     24     25     26     26     27     26     25     23     22
表(2)针对一年的每个月以及针对每个预定气候值C而包含以摄氏温标计的、与针对该月和该气候C的海平面处的气团平均温度相对应的标准温度值Ts。
气候值C优选地包括五个预定值，它们是：温带气候CTe、地中海气候CMe、干旱气候CAr、热带气候CTr、极地气候CPo。这些气候值C对应于Koppen气候分类的简化版本。
为考虑北半球和南半球中特定气候之间的温差，以及为考虑这两个半球之间的季节颠倒，温带气候CTe、地中海气候CMe和干旱气候CAr已被分别加倍为南半球温带气候CTeS、南半球地中海气候CMeS和南半球干旱气候CArS。
图3示出了划分为对应于五个预定气候CTe、CMe、CAr、CTr、CPo的区域的平面球形图。
优选地，气候值C是由手表12的用户根据所述平面球形图上的高度计10位置、这里借助于第二按钮30来手动选择的。为使得纠正电路32能够根据高度计10所在的半球来选择合适的气候值C，从分别对应于北半球和南半球的两个值中选出相对于赤道的高度计10的位置的步骤在该选择气候C的步骤之前。
应当指出，在所示的实施例中，一系列标准温度值Ts用于热带区域，而一系列用于极地区域，这没有考虑相对于赤道的高度计10的位置。
有利地，在选择相对于赤道的高度计10的位置期间，第三值可以被选择，以控制高度计10运转在无纠正模式下。在所述无纠正模式中，参考温度的值T0固定在确定值，例如15℃，这没有考虑气候C。该无纠正模式可以是手表12在离开工厂时的默认运转模式。由此，直到手表12的用户输入关于他所在半球的数据，否则公式(1)中使用的参考温度T0保持在15℃。所述无纠正模式是用户未选择气候C的运转模式。
根据有利的实施例，在由手表12的用户手动选择气候值C期间，至少一个屏幕24用于滚读并显示各个可能的气候值C。
有利地，对应于给定气候C的给定月份的参考温度值T0在该月中不是恒定的，而是根据预定变化规则变化，以考虑一个月中的气团温度变化。由此，纠正电路32根据当前月份中的日期并遵循变化规则调整与当前月和所选气候C相对应的参考温度值T0。所述变化规则例如是通过将一个月的标准温度值Ts连至下个月的标准温度值Ts的线段、针对给定气候C而被定义的，存储在数据库中的标准温度Ts对应于月中的参考温度T0，即月份中的“15日”或“15.5日”。
考虑表(2)并以北半球温带气候CTe为例，定义参考温度T0的变化的线段通过5月15日的14℃并通过6月15日的19℃。该线段因此定义了5月下半月和6月上半月期间参考温度T0的变化。这对于一年的其它月份和其它气候C是相同的。
根据另一改进实施例，纠正电路32还可以根据时间h调整所选的参考温度值T0，以考虑一天中的气团温度变化，特别是区分白天的温度和夜晚的温度。
然而应当指出，在不根据时间h调整参考温度值T0的情况下针对高度计算H已经获得了非常好的结果。
现在将描述通过安装有根据本发明的便携式气压高度计10的手表12所实现的确定高度H的方法。
所述方法包括初始化步骤，在该初始化步骤中，用户使用第二按钮30将他所在平面球形图的区域的气候值C输入手表12中。例如，如果用户在瑞士，则他首先选择北半球，然后是温带气候值CTe。
一旦知道了气候值C，在选择步骤中，纠正电路32就根据时间测量单元18所提供的日期D而从对应于温带气候CTe的一系列标准温度Ts中自动选择参考温度值T0。例如，如果日期D是7月20日，则纠正电路32选择值“21”作为参考温度T0。
此外，在第一纠正步骤中，纠正电路32根据当前月中的日期调整参考温度T0的值。在前述例子中，日期是7月20日。因此，根据将对应于7月15日的值21℃连至8月15日的对应值20℃的线段，纠正电路32确定参考温度必须等于大约20.83℃。
根据改进的实施例，在第二纠正步骤中，纠正电路32根据一天中的时间h将确定的纠正系数应用于参考温度T0。例如，当在凌晨两点左右实施压力测量P时，因而是在7月的夜晚，参考温度值T0可以减小4摄氏度。
在计算步骤中，高度计10的计算单元16根据由传感器14实施的压力测量P并根据由纠正电路32调整的所选参考温度T0来确定高度值H。
在显示步骤中，这里是屏幕24的显示装置20显示由所述计算单元计算的高度值H。
在每次新的压力测量P时，计算单元16使用由纠正电路32调整的所选参考温度T0计算高度H。因此，高度H的计算总是通过使用合适的参考温度T0而被实施，这是因为后者适合于日期D和一天中的时间h。
根据变型，根据本发明的高度计10还可以包括用于纠正用在公式(1)中以计算高度H的参考压力值P0的纠正电路，这特别为了将天气变化所造成的压力变化P与高度计10用户的移动所造成的压力变化区别开来。

Claims (13)

1.一种便携式气压高度计(10)，该高度计包括压力传感器(14)、计算单元(16)和时间测量单元(18)，所述计算单元根据由所述传感器(14)测量的压力(P)并根据与海平面处气团温度的估计相对应的参考温度值(T0)来确定高度值(H)，所述时间测量单元提供日历数据(D)，其特征在于，该高度计包括纠正电路(32)，该纠正电路根据所述日历数据(D)并根据预定气候值(C)从包含在存储于所述高度计(10)中的数据库中的一系列值(Ts)之中选择所述参考温度值(T0)。
2.根据权利要求1的高度计(10)，其特征在于，所述气候值(C)是从以下五个预定值中选出的：温带CTe、地中海CMe、干旱CAr、热带CTr、极地CPo。
3.根据权利要求1或2的高度计(10)，其特征在于，所述纠正电路(32)还根据相对于赤道的所述高度计(10)位置的指示来选择所述参考温度值(T0)，其中所述指示是从分别对应于北半球和南半球的两个值中选出的。
4.根据权利要求1或2的高度计(10)，其特征在于，所述纠正电路(32)还根据当前月份的日期来调整所选的参考温度值(T0)，以考虑该月份中气团温度的变化。
5.根据权利要求1或2的高度计(10)，其特征在于，所述纠正电路(32)还根据时间(h)来调整所选的参考温度值(T0)，以考虑一天中气团温度的变化。
6.根据权利要求1的高度计(10)，其特征在于，该高度计包括用于手动输入所述预定气候值(C)的装置(30)。
7.一种用于针对便携式气压高度计(10)确定高度的方法，该方法包括以下步骤：
-从包含在存储于所述高度计(10)中的数据库中的一系列值(Ts)之中自动选择参考温度值(T0)，所述参考温度值(T0)对应于海平面处的气团温度的估计；
-通过压力传感器(14)测量压力值(P)；
-根据所述压力值(P)并根据所选择的参考温度值(T0)来计算高度值(H)，
其特征在于，在所述选择步骤中，所述参考温度值(T0)是根据日期(D)并根据预定气候值(C)来选择的。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述气候值(C)是从以下五个预定值中选出的：温带CTe、地中海CMe、干旱CAr、热带CTr、极地CPo。
9.根据权利要求7或8的方法，其特征在于，所述参考温度值(T0)还是根据相对于赤道的高度计(10)位置的指示来选择的，其中，所述指示是从分别对应于北半球和南半球的两个值中选出的。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，在相对于赤道的高度计(10)位置的选择中，可以选择第三值，以控制所述高度计(10)运转在无纠正模式中，其特征还在于，在所述无纠正模式中，所述参考温度值(T0)被固定在未考虑气候(C)的确定值。
11.根据权利要求7的方法，其特征在于，该方法包括第一纠正步骤，在该步骤中，根据当前月份中的日期来调整在所述选择步骤中选出的参考温度值(T0)，以考虑该月份中气团温度的变化。
12.根据权利要求7的方法，其特征在于，该方法包括第二纠正步骤，在该步骤中，根据时间(h)来调整在所述选择步骤中选出的参考温度值(T0)，以考虑一天中气团温度的变化。
13.根据权利要求7的方法，其特征在于，该方法还包括手动选择所述气候值(C)的步骤。
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