CN103994754A - 海拔高度测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海拔高度测量方法及系统，该方法包括：利用气压计实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值；当GPS定位成功，即收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值；将所述气压计以当时当地的实际海拔高度值为基准，继续实时测量各地位置的相对海拔高度值。本发明集合GPS和气压计，通过GPS校准基础海拔高度，再利用气压计计算相对高度，获取实时稳定准确的海拔高度，误差小于5米，准确度精确到米。

Description

海拔高度测量方法及系统
技术领域
本发明属于高度测量技术领域，涉及一种高度测量方法，特别是涉及一种海拔高度测量方法及系统。
背景技术
海拔是指地面某个地点高出海平面的垂直距离。海拔带来的生理反应都是短期的变化，人会逐渐适应这种高海拔的环境。
大气压力不仅与海拔有关，还与天气有关。很多研究发现大气压力对人的影响可概括为三类：一是增加了疾病的发生；二是季节的变化也会影响到个体的心理；三是对人行为的影响。总的来说，大气压低伴随着高海拔和暴风天气，气压高则通常是晴朗的天气。因此空气的内部向各个方向都有压强，这个压强被称为大气压。现有电子设备有很多是通过GPS定位判断海拔变化，而这种定位系统的误差多在几十米以上。当GPS定位后，可以通过GPS获取高度值，通过GPS获取的高度存在一定误差，尤其是GPS坐标不准时，误差可达百米；但当GPS准确定位，且获取卫星数量比较多(>5)，且信噪比比较高(>26)时，高度误差比较小，可达2米内。即利用GPS计算海拔高度，根据GPS信号强弱及漂移情况，可能存在百米误差，或者信号不稳定丢失，失去高度数据；而且GPS定位成本也较高。
通过气压也可以计算为海拔高度，通常气压值相会根据海拔高度变化，海拔越高的地区，气压越低，海拔越低的地方，气压越高，我们将海拔为0的地方其气压值定义为标准大气压，通过气压值的大小可以换算出当地所处的海拔高度值。通常一个标准大气压的地方，其换算出的海拔高度为0米，但是实际情况下，由于天气原因，在海拔为0米的地方，其气压值不一定为一个标准大气压，比如在秋天高气压天气下，也就是大于正常情况下的气压值，这时候通过气压来计算的海拔高度就比实际海拔高度低。即利用气压计计算海拔高度，根据当前气压值的变化，也可能存在百米误差。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种海拔高度测量方法及系统，用于解决现有海拔高度测量方法精确度低，误差达几十至上百米的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种海拔高度测量方法，所述海拔高度测量方法包括：利用气压计实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值；当GPS定位成功，即收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值；将所述气压计以当时当地的实际海拔高度值为基准，继续实时测量各地位置的相对海拔高度值。
优选地，所述海拔高度测量方法还包括：当GPS定位成功时，所述至少2次GPS连续测得的海拔高度值中的最大值与最新值之间的差值小于20米。
优选地，利用GPS校准气压计的频率大于或等于所述海拔高度测量方法的执行频率。
优选地，所述海拔高度测量方法还包括：将所述所述初始位置重置为所述当时当地的位置，将所述初始位置的实际海拔高度值重置为所述当时当地的实际海拔高度值。
本发明还提供一种海拔高度测量系统，所述海拔高度测量系统包括：气压计，实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值；GPS定位判断模块，当收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，判断GPS定位成功，否则定位失败；GPS定位获取模块，与所述GPS定位判断模块相连，在GPS定位成功时取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值；校准模块，与所述GPS定位获取模块和气压计分别相连，对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值；初始位置重置模块，与所述校准模块和气压计分别相连，将所述初始位置的实际海拔高度值重置为所述当时当地的实际海拔高度值。
优选地，所述GPS定位判断模块在判断GPS定位成功时，所述至少2次GPS连续测得的海拔高度值中的最大值与最新值之间的差值小于20米。
优选地，所述校准模块的校准频率大于或等于所述海拔高度测量系统的开机运行频率。
优选地，所述海拔高度测量系统的运行载体包括手机、笔记本、pad、汽车、或轮船。
如上所述，本发明所述的海拔高度测量方法及系统，具有以下有益效果：
本发明集合GPS和气压计，通过GPS校准基础海拔高度，再利用气压计计算相对高度，获取实时稳定准确的海拔高度，精度误差小于5米，准确度精确到米。
附图说明
图1为本发明所述的海拔高度测量方法的流程示意图。
图2为本发明所述的海拔高度测量系统的结构示意图。
元件标号说明
200   海拔高度测量系统
210   气压计
220   GPS定位判断模块
230   GPS定位获取模块
240   校准模块
250   初始位置重置模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。
实施例
本发明提供一种海拔高度测量方法，如图1所示，所述海拔高度测量方法包括：
利用气压计实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值。本发明利用气压计获取相对高度值，虽然根据气压计算海拔高度值与实际海拔高度存在误差，但可以通过气压准确计算出相对高度，即根据A点与B点的气压值的大小，可以准确的计算出A点与B点的相对高度。
当GPS定位成功，即收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值。进一步，所述海拔高度测量方法还包括：当GPS定位成功时，所述至少2次GPS连续测得的海拔高度值中的最大值与最新值之间的差值小于20米。在实际应用中，每次通过GPS取得实际海拔高度时，本发明会连续采集6秒GPS数据(即实际海拔高度值)，即每秒获取一次GPS数据，然后通过6次海拔高度数据计算平均值，提高通过GPS获得的海拔高度值的精确度。当GPS定位后，可以通过GPS获取高度值，通过GPS获取的高度存在一定误差，尤其是GPS坐标不准时，误差可达百米；但当GPS准确定位，且获取卫星数量比较多(>5)，信噪比比较高(>26)时，高度误差比较小，可达2米内，本发明利用此时的GPS测量结果对海拔高度进行校准，不但准确度精确到米，而且使用次数少，也节省成本。
将所述气压计以当时当地的实际海拔高度值为基准，继续实时测量各地位置的相对海拔高度值。
将所述所述初始位置重置为所述当时当地的位置，将所述初始位置的实际海拔高度值重置为所述当时当地的实际海拔高度值。
进一步，利用GPS校准气压计的频率大于或等于所述海拔高度测量方法的执行频率。
本发明根据GPS高度和气压计换算高度的特点，对高度的计算原则为：通过GPS进行基准高度校准，再通过气压计进行实时高度变化计算。
本发明列举一种具体实现过程，包括以下步骤：
根据当前的高度数据(由上次关机时保存取得)，和通过气压计得出的相对高度数据，计算出当前的实际高度数据；
当GPS定位成功，即收到的信噪比值大于26(>26)的卫星数量大于5(>5)时，取GPS的6次连续测量的高度值的平均数，对高度进行一次校准，6次连续高度值的最大值与最新值之间的差值要求小于20米；
每次开机后只进行一次通过GPS高度校准气压计高度；
每次关机(包括非正常关机)时保存当前高度数据，以便于下次开机时当作当前的高度数据使用。
本发明还提供一种海拔高度测量系统，如图2所示，所述海拔高度测量系统200包括：气压计210，GPS定位判断模块220，GPS定位获取模块230，校准模块240，初始位置重置模块250。
所述气压计210实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值。本发明利用气压计210获取相对海拔高度值，虽然根据气压计算海拔高度值与实际海拔高度存在误差，但可以通过气压准确计算出相对高度，即根据A点与B点的气压值的大小，可以准确的计算出A点与B点的相对高度。
所述GPS定位判断模块220当收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，判断GPS定位成功，否则定位失败。进一步，所述GPS定位判断模块220在判断GPS定位成功时，所述至少2次GPS连续测得的海拔高度值中的最大值与最新值之间的差值小于20米。当GPS定位后，可以通过GPS获取高度值，通过GPS获取的高度存在一定误差，尤其是GPS坐标不准时，误差可达百米；但当GPS准确定位，且获取卫星数量比较多(>5)，信噪比比较高(>26)时，高度误差比较小，可达2米内，本发明利用此时的GPS测量结果对海拔高度进行校准，不但准确度精确到米，而且使用次数少，也节省成本。
所述GPS定位获取模块230与所述GPS定位判断模块220相连，在GPS定位成功时取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值。
所述校准模块240与所述GPS定位获取模块230和气压计210分别相连，对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值；进一步，所述校准模块240的校准频率大于或等于所述海拔高度测量系统200的开机运行频率。
所述初始位置重置模块250与所述校准模块240和气压计210分别相连，将所述初始位置的实际海拔高度值重置为所述当时当地的实际海拔高度值。
进一步，所述海拔高度测量系统200的运行载体包括手机、笔记本、pad、汽车、或轮船等一系列具有操作系统的电子产品设备。
本发明假设所述海拔高度测量系统的运行载体为汽车，那么它的一种具体工作过程包括：
每次汽车熄火时(包括非正常熄火)将当前高度数据A0(即初始位置A及其海拔高度数据)保存。
在汽车重新启动时，汽车行走速度较快，通过气压计计算当前位置相对于初始位置的相对高度变化值B。
所述海拔高度测量系统在汽车重新启动后开始启动，当启动完成后，取得上次保存的高度值A0，通过相对高度变化值B计算出当前位置的实际高度B0；
当GPS定位成功，即当前接收到信噪比值大于的卫星数量大于时，认为此时通过GPS获取的高度称为有效高度值X。
从海拔高度测量系统开机后第一次通过GPS获取到有效高度X值时开始，每秒获取一次有效高度值X，当连续获取到6次X值X1～X6，且其中最大值与最小值之间的差值小于20米时，计算X1～X6的平均值X0，将X0作为当前位置准确的海拔高度值进行高度校准，即将X0->B0。
通过X0校准海拔高度B0后，继续通过气压计计算基于X0的相对高度变化值C算出实际高度C0。
每次汽车启动后可以只进行一次通过GPS取得X0进行高度校准的动作，之后不再记录X值。
汽车熄火时(包括非正常熄火)将最近一次校准的高度数据C0值作为A0保存。
本发明集合GPS和气压计，通过GPS校准基础海拔高度，再利用气压计计算相对高度，可以获取实时稳定准确的海拔高度，误差小于5米，测量准确度精确到米。其与现有技术相比，具有如下优点：
1、实时反映高度变化。
2、不受空间影响，即使在没有GPS信号的情况下也能准确实时计算海拔高度。
3、不受季节气候影响，一年四季都能准确实时计算海拔高度。
4、精度高，误差小。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种海拔高度测量方法，其特征在于，所述海拔高度测量方法包括：
利用气压计实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值；
当GPS定位成功，即收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值；
将所述气压计以当时当地的实际海拔高度值为基准，继续实时测量各地位置的相对海拔高度值。
2.根据权利要求1所述的海拔高度测量方法，其特征在于，所述海拔高度测量方法还包括：
当GPS定位成功时，所述至少2次GPS连续测得的海拔高度值中的最大值与最新值之间的差值小于20米。
3.根据权利要求1所述的海拔高度测量方法，其特征在于：利用GPS校准气压计的频率大于或等于所述海拔高度测量方法的执行频率。
4.根据权利要求1所述的海拔高度测量方法，其特征在于，所述海拔高度测量方法还包括：
将所述所述初始位置重置为所述当时当地的位置，将所述初始位置的实际海拔高度值重置为所述当时当地的实际海拔高度值。
5.一种海拔高度测量系统，其特征在于，所述海拔高度测量系统包括：
气压计，实时测量各地位置相对于初始位置的相对海拔高度值；
GPS定位判断模块，当收到的卫星数量大于5且信噪比大于26时，判断GPS定位成功，否则定位失败；
GPS定位获取模块，与所述GPS定位判断模块相连，在GPS定位成功时取至少2次GPS连续测得的当时当地的海拔高度值的平均值；
校准模块，与所述GPS定位获取模块和气压计分别相连，对当时当地的相对海拔高度值进行校准，即将所述当时当地的相对海拔高度值赋值为所述平均值，获得所述当时当地的实际海拔高度值；
初始位置重置模块，与所述校准模块和气压计分别相连，将所述初始位置的实际海拔高度值重置为所述当时当地的实际海拔高度值。
6.根据权利要求5所述的海拔高度测量系统，其特征在于：所述GPS定位判断模块在判断GPS定位成功时，所述至少2次GPS连续测得的海拔高度值中的最大值与最新值之间的差值小于20米。
7.根据权利要求5所述的海拔高度测量系统，其特征在于：所述校准模块的校准频率大于或等于所述海拔高度测量系统的开机运行频率。
8.根据权利要求5所述的海拔高度测量系统，其特征在于：所述海拔高度测量系统的运行载体包括手机、笔记本、pad、汽车、或轮船。
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