CN102620716B - 高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端 - Google Patents

高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端，根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所获得的当前大气压值确定当前高度值，从而可以根据大气压值与高度值的非线性关系，由当前大气压值精确得到当前高度值，准确度高，且实用性强；另外，根据平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值，并以当前大气压补偿高度值对当前高度值进行修正，从而进一步提升了当前高度值的计算精度及准确度。

Description

高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端。
背景技术
目前，利用卫星技术可进行移动终端的全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)定位，也可以利用基站对移动终端进行定位，但现有的定位方式仅仅只能进行经度和纬度的二维定位。当在某些特定场合，仅有二维定位无法满足全方位定位的需求。例如在手机失窃后，只能定位到失窃手机所在建筑地点，而无法确定失窃手机所在建筑的层高，从而手机机主或办案人员只能逐层摸索排查盗窃者，另外在其他场合，也对全方位定位有急切需求而无法实现。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端，以精确对高度进行测量，并结合高度测量实现三维定位。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种高度测量方法，包括：
获得当前大气压值；
根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值。
相应地，本发明实施例还提供了一种三维定位方法，包括：
对移动终端进行二维定位，
采用上述高度测量方法确定所述移动终端的当前高度值。
相应地，本发明实施例还提供了一种高度测量设备，包括：
气压检测模块，用于获得当前大气压值；
计算模块，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值。
相应地，本发明实施例还提供了一种移动终端，包括：
二维定位模块，用于对移动终端进行二维定位，
气压检测模块，用于获得当前大气压值；
计算模块，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值。
本发明实施例通过提供一种高度测量方法、三维定位方法、高度测量设备及移动终端，根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所获得的当前大气压值确定当前高度值，从而可以根据大气压值与高度值的非线性关系，由当前大气压值精确得到当前高度值，准确度高，且实用性强；另外，根据平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值，并以当前大气压补偿高度值对当前高度值进行修正，从而进一步提升了当前高度值的计算精度及准确度。
附图说明
图1是本发明实施例的高度测量方法的主要流程图。
图2是本发明实施例的高度测量方法中修正步骤的主要流程图。
图3是本发明实施例的三维定位方法的主要流程图。
图4是本发明实施例的高度测量设备的主要结构图。
图5是本发明实施例的移动终端的主要结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。
参照图1，本发明实施例的高度测量方法，主要包括：
101，获得当前大气压值，具体地，可通过气压检测模块(如大气压检测仪等)获得当前大气压值；
102，根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由当前大气压值确定当前高度值，具体地，大气压值与高度值的二次曲线关系具体体现为：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
Figure BDA0000142679960000021
Figure BDA0000142679960000031
表1
其中，H为当前高度值，n为分段值，Pn为分段参考点压力值，a、b及c为分段参考点系数，Ptest为当前大气压值，n、a、b、c及Pn即可由Ptest及上表1确定。而在具体取值时，上表1可如下表2具体取值，这样可使当前高度值H的获得更加精确：
  n  Ptest取值范围(mbar)   Pn(mbar)   a   b   c
  1  1000≤Ptest   1013.25   0.00324877   8.326407   -0.01149
  2  950≤Ptest＜1000   1000   0.003566603   8.410078   110.89471
  3  900≤Ptest＜950   950   0.003923189   8.766369   540.3419
  4  850≤Ptest＜900   900   0.004338353   9.158237   988.49949
  5  800≤Ptest＜850   850   0.004825954   9.591502   1457.2938
  6  750≤Ptest＜800   800   0.005404257   10.07338   1948.9772
  7  700≤Ptest＜750   750   0.006097757   10.61292   2466.2089
  8  650≤Ptest＜700   700   0.006939936   11.22149   3012.1626
  9  600≤Ptest＜650   650   0.007977569   11.91391   3590.6648
  10  550≤Ptest＜600   600   0.009277678   12.70955   4206.4022
  11  500≤Ptest＜550   550   0.010939157   13.63435   4865.1987
  12  450≤Ptest＜500   500   0.013113076   14.72398   5574.4277
  13  400≤Ptest＜450   450   0.016040014   16.02888   6343.63
  14  350≤Ptest＜400   400   0.020123058   17.62283   7185.4818
  15  300≤Ptest＜350   350   0.026081901   19.61838   8117.3807
  16  250≤Ptest＜300   300   0.03531135   22.19624   9164.2026
  17  200≤Ptest＜250   250   0.050865572   25.67587   10363.206
表2
为进一步优化本发明实施例的高度测量方法，作为一种实施方式，上述高度测量方法还包括修正步骤，其主要可包括如图2所示流程：
201，获得当前平均海平面标准大气压值；
202，根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值；
203，以当前大气压补偿高度值对当前高度值进行修正。
具体地，根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由所述当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值具体为：
Figure BDA0000142679960000041
表3
其中，Plocal为所述当前平均海平面标准大气压值，ΔH为所述当前大气压补偿高度值，ΔH即可由Plocal及上表3确定，
所述修正所采用的修正公式具体为：
H′＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
其中，H′为修正后的当前高度值，H为修正前的当前高度值，P0为1.01325×105Pa(即1976年美国标准大气，1013.25mbar)。
而在具体取值时，上表3可如下表4具体取值，这样可使当前高度值H的获得更加精确：
Figure BDA0000142679960000042
Figure BDA0000142679960000051
表4
下面举一个具体实例说明本发明实施例的高度测量方法：例如，被测点为实测高度2811.95m的山顶，当前大气压值Ptest为720mbar，当前平均海平面标准大气压值Plocal为1016mbar，根据表2、表4可查得：n为7，a为0.006097757，b为10.61292，c为2466.2089，Pn为750mbar，ΔH为22.858m，则结合上述修正公式，修正后的当前高度值H′计算可如下式：
H′＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
＝0.006097757×(750-720)2+10.61292×(750-720)
+2466.2089-0.000215×22.858×(1013.25-720)+22.858
＝2811.504(m)
而修正前的当前高度值H也可以通过下式计算出来：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
＝0.006097757×(750-720)2+10.61292×(750-720)+2466.2089
＝2790.084(m)
修正前的当前高度值H与实测高度的差值为：2811.95-2790.084＝21.866(m)，而修正后的当前高度值H′与实测高度的差值为：2811.95-2811.504＝0.446(m)，显然，修正后的当前高度值H′较修正前的当前高度值H更接近实测高度，其精度更高。
作为一种实施方式，采用上述各式中的定义，203中以当前大气压补偿高度值对当前高度值进行修正还可以采用如下修正公式进行：
H″＝H+ΔH
此时，若同样采用上例中的数据，则：
H″＝H+ΔH＝2790.084+22.858＝2812.942(m)
对于该实施方式，修正后的当前高度值H″与实测高度的差值为：2812.942-2811.95＝0.992(m)，显然，采用该修正公式进行修正也具有较高的精度。
需要说明的是，上述仅采用一个数据实例进行说明，当然实际上其他数据也能保证同样的测量精度：实现在1000米内精度为30cm，在3000米内精度为60cm，在万米内精度为5～10m。
相应地，本发明实施例还在上述高度测量方法的基础上提供给了一种三维定位方法，如图3所示，其主要包括：
301，对移动终端进行二维定位，具体地，可采用卫星技术可进行移动终端的GPS定位，也可以利用基站对移动终端进行定位；
302，如上述的高度测量方法确定移动终端的当前高度值，具体方法如上，此处不再赘述；
302之后即可将二维定位数据与移动终端的当前高度值进行综合得到三维定位数据，从而进行界面显示或进行其他操作。
上述移动终端可以是具有二维定位功能的手机、掌上电脑、平板电脑、笔记本等，当然也可以是其他终端设备。
下面通过一个具体应用实例说明上述三维定位方法：
在已经成熟的具有GSM的二维定位功能的手机上加载能实现上述当前大气压值Ptest测量及上述高度测量方法的芯片，通过蜂窝基站查看得到手机的具体二维定位位置(经度与纬度定位)，同时，手机可通过短信或其他信号技术从当地天文台或基站接收当前平均海平面标准大气压值Plocal，手机测量得到当前大气压值Ptest测量后，结合所存储的数据，通过高度测量方法即可得到手机的当前高度值(可修正)，随后，手机可将当前高度值反馈给蜂窝基站，即可精确得知手机所在高度，并可对应换算成所在建筑物的具体楼层。上述当地天文台或基站通过如下方式，可以获得当前平均海平面标准大气压值Plocal，例如，当地天文台或基站的当前高度值已知，并对当前大气压值进行测量获得，此时，通过上述公式的反向推导并结合上述各表，即可获得当前平均海平面标准大气压值Plocal。这个技术可精确用于手机失窃后的追踪、犯罪分子的定位、三维定位导航、登山高度测量等具体场合，具有极大的现实意义和效果。
如图4所示，本发明实施例的高度测量设备主要包括：
气压检测模块401，用于获得当前大气压值，气压检测是现有成熟的技术，而应用该技术的模块、装置等均可作为该气压检测模块401；
计算模块402，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由当前大气压值确定当前高度值。
为了进一步对当前高度值进行修正，上述高度测量设备还可以包括：
接收模块403，用于获得当前平均海平面标准大气压值，具体地，可从当地天文台通过短信或其他信号传送技术获得当前平均海平面标准大气压值，因此，接收模块403可以是短信模块或其他通讯模块，
而计算模块402具体可包括：
计算子单元4021，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由当前大气压值确定当前高度值；
查找子单元4022，用于根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值；
修正子单元4023，用于以当前大气压补偿高度值对当前高度值进行修正，其中，大气压值与高度值的二次曲线关系为：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
高度测量设备还包括存储有上表1(或表2)及表3(或表4)内容的存储模块404，存储模块404还可以存储大气压值与高度值的二次曲线关系中系数关系，以及反映平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系的数据。
其中，H为当前高度值，n为分段值，Pn为分段参考点压力值，a、b及c为分段参考点系数，Ptest为当前大气压值，n、a、b、c及Pn即可由Ptest及上表1(或表2)确定；Plocal为当前平均海平面标准大气压值，ΔH为当前大气压补偿高度值，ΔH即可由Plocal及上表3(或表4)确定，
修正所采用修正公式具体为：
H′＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
其中，H′为修正后的当前高度值，H为修正前的当前高度值，P0为1.01325×105Pa。
相应地，本发明实施例还提供了如图5所示的一种移动终端，其主要包括：
二维定位模块501，用于对移动终端进行二维定位，该二维定位模块可以是GSM模块或GPS模块等；
气压检测模块502，用于获得当前大气压值；
计算模块503，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由当前大气压值确定当前高度值。
二维定位模块501所得二维定位信息传送到计算模块503中与当前高度值汇总，即可综合得到三维定位数据，从而进行界面显示或进行其他操作。
为了进一步对当前高度值进行修正，上述移动终端还可以包括：
接收模块504，用于获得当前平均海平面标准大气压值，
而计算模块503可具体包括：
计算子单元5031，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由当前大气压值确定当前高度值；
查找子单元5032，用于根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值；
修正子单元5033，用于以当前大气压补偿高度值对当前高度值进行修正，其中，大气压值与高度值的二次曲线关系为：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
移动终端还包括存储有上表1(或表2)及表3(或表4)内容的存储模块505。
其中，H为当前高度值，n为分段值，Pn为分段参考点压力值，a、b及c为分段参考点系数，Ptest为当前大气压值，n、a、b、c及Pn即可由Ptest及上表1(或表2)确定；Plocal为当前平均海平面标准大气压值，ΔH为当前大气压补偿高度值，ΔH即可由Plocal及上表3(或表4)确定，
修正所采用修正公式具体为：
H′＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
其中，H′为修正后的当前高度值，H为修正前的当前高度值，P0为1.01325×105Pa。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Radom Access Memory，RAM)等。
以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高度测量方法，其特征在于，包括：
获得当前大气压值；
根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值，
所述高度测量方法还包括：
获得当前平均海平面标准大气压值；
根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由所述当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值；
以所述当前大气压补偿高度值对所述当前高度值进行修正，所述大气压值与高度值的二次曲线关系具体体现为：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
n Ptest取值范围（mbar） Pn(mbar) a b c 1 1000≦Ptest 1013.25 0.003249±0.00002 8.326±0.005 -0.011±0.03 2 950≦Ptest<1000 1000 0.003567±0.00002 8.410±0.005 110.895±0.03 3 900≦Ptest<950 950 0.003923±0.00002 8.766±0.005 540.342±0.03 4 850≦Ptest<900 900 0.004338±0.00002 9.158±0.005 988.499±0.03 5 800≦Ptest<850 850 0.004826±0.00002 9.592±0.005 1457.294±0.03 6 750≦Ptest<800 800 0.005404±0.00002 10.073±0.005 1948.977±0.03 7 700≦Ptest<750 750 0.006098±0.00002 10.613±0.005 2466.209±0.03 8 650≦Ptest<700 700 0.006940±0.00002 11.221±0.005 3012.163±0.03 9 600≦Ptest<650 650 0.007978±0.00002 11.914±0.005 3590.665±0.03 10 550≦Ptest<600 600 0.009278±0.00002 12.710±0.005 4206.402±0.03 11 500≦Ptest<550 550 0.010939±0.0002 13.634±0.005 4865.199±0.03 12 450≦Ptest<500 500 0.013113±0.0002 14.724±0.005 5574.428±0.03 13 400≦Ptest<450 450 0.016040±0.0002 16.029±0.005 6343.630±0.03 14 350≦Ptest<400 400 0.020123±0.0002 17.623±0.005 7185.482±0.03 15 300≦Ptest<350 350 0.026082±0.0002 19.618±0.005 8117.381±0.03 16 250≦Ptest<300 300 0.035311±0.0002 22.196±0.005 9164.203±0.03 17 200≦Ptest<250 250 0.050866±0.0002 25.676±0.005 10363.206±0.03
表1
其中，H为所述当前高度值，n为分段值，Pn为分段参考点压力值，a、b及c为分段参考点系数，Ptest为所述当前大气压值，n、a、b、c及Pn即可由Ptest及上表1确定，
平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系具体体现为：
表2
其中，Plocal为所述当前平均海平面标准大气压值，ΔH为所述当前大气压补偿高度值，ΔH即可由Plocal及上表2确定，
所述修正所采用的修正公式具体为：
H'＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
其中，H'为修正后的当前高度值，H为修正前的当前高度值，P0为1.01325×105Pa。
2.一种三维定位方法，包括：
对移动终端进行二维定位，
其特征在于，所述三维定位方法还包括：
如权利要求1所述的高度测量方法确定所述移动终端的当前高度值。
3.一种高度测量设备，其特征在于，包括：
气压检测模块，用于获得当前大气压值；
计算模块，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值，
所述高度测量设备还包括：
接收模块，用于获得当前平均海平面标准大气压值，
所述计算模块包括：
计算子单元，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值；
查找子单元，用于根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由所述当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值；
修正子单元，用于以所述当前大气压补偿高度值对所述当前高度值进行修正，所述大气压值与高度值的二次曲线关系为：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
所述高度测量设备还包括存储有下表1及表2内容的存储模块：
n Ptest取值范围（mbar） Pn(mbar) a bc 1 1000≦Ptest 1013.25 0.003249±0.00002 8.326±0.005-0.011±0.03 2 950≦Ptest<1000 1000 0.003567±0.00002 8.410±0.005110.895±0.03 3 900≦Ptest<950 950 0.003923±0.00002 8.766±0.005540.342±0.03 4 850≦Ptest<900 900 0.004338±0.00002 9.158±0.005988.499±0.03 5 800≦Ptest<850 850 0.004826±0.00002 9.592±0.0051457.294±0.03 6 750≦Ptest<800 800 0.005404±0.00002 10.073±0.0051948.977±0.03 7 700≦Ptest<750 750 0.006098±0.00002 10.613±0.0052466.209±0.03 8 650≦Ptest<700 700 0.006940±0.00002 11.221±0.0053012.163±0.03 9 600≦Ptest<650 650 0.007978±0.00002 11.914±0.0053590.665±0.03 10 550≦Ptest<600 600 0.009278±0.00002 12.710±0.0054206.402±0.03 11 500≦Ptest<550 550 0.010939±0.0002 13.634±0.0054865.199±0.03 12 450≦Ptest<500 500 0.013113±0.0002 14.724±0.0055574.428±0.03 13 400≦Ptest<450 450 0.016040±0.0002 16.029±0.0056343.630±0.03 14 350≦Ptest<400 400 0.020123±0.0002 17.623±0.0057185.482±0.03 15 300≦Ptest<350 350 0.026082±0.0002 19.618±0.0058117.381±0.03 16 250≦Ptest<300 300 0.035311±0.0002 22.196±0.0059164.203±0.03 17 200≦Ptest<250 250 0.050866±0.0002 25.676±0.00510363.206±0.03
表1
Figure FDA0000427924050000041
表2
其中，H为所述当前高度值，n为分段值，Pn为分段参考点压力值，a、b及c为分段参考点系数，Ptest为所述当前大气压值，n、a、b、c及Pn即可由Ptest及上表1确定；Plocal为所述当前平均海平面标准大气压值，ΔH为所述当前大气压补偿高度值，ΔH即可由Plocal及上表2确定，
所述修正所采用修正公式具体为：
H'＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
其中，H'为修正后的当前高度值，H为修正前的当前高度值，P0为1.01325×105Pa。
4.一种移动终端，包括：
二维定位模块，用于对移动终端进行二维定位，
其特征在于，所述移动终端还包括：
气压检测模块，用于获得当前大气压值；
计算模块，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值，
所述移动终端还包括：
接收模块，用于获得当前平均海平面标准大气压值，
所述计算模块包括：
计算子单元，用于根据预设的大气压值与高度值的二次曲线关系，由所述当前大气压值确定当前高度值；
查找子单元，用于根据预设的平均海平面标准大气压值与大气压补偿高度值的对应关系，由所述当前平均海平面标准大气压值确定当前大气压补偿高度值；
修正子单元，用于以所述当前大气压补偿高度值对所述当前高度值进行修正，所述大气压值与高度值的二次曲线关系为：
H＝a(Pn-Ptest)2+b(Pn-Ptest)+c
所述移动终端还包括存储有下表1及表2内容的存储模块：
n Ptest取值范围（mbar） Pn(mbar) a b c 1 1000≦Ptest 1013.25 0.003249±0.00002 8.326±0.005 -0.011±0.03 2 950≦Ptest<1000 1000 0.003567±0.00002 8.410±0.005 110.895±0.03 3 900≦Ptest<950 950 0.003923±0.00002 8.766±0.005 540.342±0.03 4 850≦Ptest<900 900 0.004338±0.00002 9.158±0.005 988.499±0.03 5 800≦Ptest<850 850 0.004826±0.00002 9.592±0.005 1457.294±0.03 6 750≦Ptest<800 800 0.005404±0.00002 10.073±0.005 1948.977±0.03 7 700≦Ptest<750 750 0.006098±0.00002 10.613±0.005 2466.209±0.03 8 650≦Ptest<700 700 0.006940±0.00002 11.221±0.005 3012.163±0.03 9 600≦Ptest<650 650 0.007978±0.00002 11.914±0.005 3590.665±0.03 10 550≦Ptest<600 600 0.009278±0.00002 12.710±0.005 4206.402±0.03 11 500≦Ptest<550 550 0.010939±0.0002 13.634±0.005 4865.199±0.03 12 450≦Ptest<500 500 0.013113±0.0002 14.724±0.005 5574.428±0.03 13 400≦Ptest<450 450 0.016040±0.0002 16.029±0.005 6343.630±0.03 14 350≦Ptest<400 400 0.020123±0.0002 17.623±0.005 7185.482±0.03 15 300≦Ptest<350 350 0.026082±0.0002 19.618±0.005 8117.381±0.03 16 250≦Ptest<300 300 0.035311±0.0002 22.196±0.005 9164.203±0.03 17 200≦Ptest<250 250 0.050866±0.0002 25.676±0.005 10363.206±0.03
表1
Figure FDA0000427924050000061
表2
其中，H为所述当前高度值，n为分段值，Pn为分段参考点压力值，a、b及c为分段参考点系数，Ptest为所述当前大气压值，n、a、b、c及Pn即可由Ptest及上表1确定；Plocal为所述当前平均海平面标准大气压值，ΔH为所述当前大气压补偿高度值，ΔH即可由Plocal及上表2确定，
所述修正所采用修正公式具体为：
H'＝H-0.000215×ΔH×(P0-Ptest)+ΔH
其中，H'为修正后的当前高度值，H为修正前的当前高度值，P0为1.01325×105Pa。
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