CN105509709B - 一种便携式高度测量系统、方法及移动终端 - Google Patents

一种便携式高度测量系统、方法及移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了便携式高度测量系统及方法，主要透过对准模块在飞行物飞过第一、第二及第三测量点时分别从水平方向转动第一角度、第二角度及第三角度以与该飞行物对准，并产生第一、第二及第三对准信号输出，之后感测模块依据第一、第二及第三对准信号记录第一、第二及第三角度以及第一、第二及第三测量点的经纬度数据，数据处理模块即可根据感测模块记录的数据计算出飞行物的飞行高度并予以显示。本发明之高度测量无需专业设备且操作便捷。

Description

一种便携式高度测量系统、方法及移动终端
技术领域
本发明涉及测控技术领域，特别是涉及一种便携式高度测量系统及方法，以及包含该系统的移动终端。
背景技术
高度测量在现今生活中越来越普遍，例如固定物体(例如建筑物、山体)高度测量，空中飞行物体(飞行器、飞机等)高度测量。目前，高度测量大多数采用专业设备且透过电脑操作，操作过程使用鼠标、键盘等外部设施，从而导致复杂的操作性及专业性。随着智能移动终端，例如手机功能越来越丰富，很多以前在电脑上完成的操作，手机也可操作，并且手机体积小、随身携带方便。并且，随着技术的发展，手机的CPU运行更快、屏幕分辨率越来越高，用户体验越来越重要，因此，可将高度测量功能集成在手机中，使高度测量操作简单、便捷的同时，也使用户将其作为游戏般玩耍进而提升用户体验。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺失，本发明的一目的在于提供一种便携式高度测量系统及方法，以及包含该测量系统的移动终端，其可使高度测量操作简单、便捷。
本发明的另一目的在于提供一种便携式高度测量系统及方法，以及包含该测量系统的移动终端，其可增加移动终端用户操作趣味性。
为达上述及其他目的，本发明提出一种便携式高度测量系统，包括：对准模块，在飞行物飞过第一、第二及第三测量点时，该对准模块分别从水平方向转动第一角度、第二角度及第三角度以与该飞行物对准，并产生第一、第二及第三对准信号输出，其中，在飞行物经过第一测量点时，该对准模块处于第一位置，在飞行物经过第二、第三测量点时，该对准模块处于第二位置；感测模块，用于在接收到该第一对准信号时记录该对准模块转动的第一角度及第一测量点的经纬度数据，在接收到该第二对准信号时记录该对准模块转动的第二角度及第二测量点的经纬度数据，在接收到该第三对准信号时记录该对准模块转动的第三角度及该第三测量点的经纬度数据；数据处理模块，接收该感测模块所记录的该对准模块的转动的角度数据及经纬度数据，并根据所接收的角度及经纬度数据计算该飞行物的飞行高度；以及显示模块，接收该数据处理模块计算所得的该飞行物的飞行高度并予以显示。
较佳地，该感测模块包括角度测量模块及定位模块，由该角度测量模块测量该对准模块转动的第一、第二及第三角度，以及由该定位模块测量该飞行物在第一、第二及第三测量点的经纬度。其中，该角度测量模块为陀螺仪。该定位模块为全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)。
较佳地，该对准模块为相机，其可在对准时显示飞行物图像。
较佳地，该飞行物匀速飞行，且飞过该第一、第二及第三测量点的时间间隔为T，该数据处理模块计算该飞行物的飞行高度为：h＝D/(cotθ3-2cotθ2+cotθ1)，其中，h为飞行高度，D为该第一位置与第二位置间的距离，θ1为该第一角度，θ2为该第二角度，θ3为该第三角度。
本发明还提出一种便携式高度测量方法，应用于一包括对准模块、感测模块、数据处理模块的便携式高度测量系统中，用于测量飞行物的飞行高度，该方法包括：该对准模块在第一位置自水平方向转动第一角度至飞行物经过的第一测量点以与该飞行物对准并产生第一对准信号；该感测模块根据该第一对准信号记录该第一角度及该第一测量点的经纬度数据；该对准模块移动至第二位置，并自水平方向转动第二角度至该飞行物经过的第二测量点以与该飞行物对准并产生第二对准信号；该感测模块根据该第二对准信号记录该第二角度及该第二测量点的经纬度数据；该对准模块在第二位置自水平方向转动第三角度至飞行物经过的第三测量点以与该飞行物对准并产生第三对准信号；该感测模块根据该第三对准信号记录该第三角度及该第三测量点的经纬度数据；以及该数据处理模块根据该感测模块记录的该对准模块转动的角度及该些测量点的经纬度数据计算该飞行物的飞行高度。
较佳地，该飞行物匀速飞行，且飞过该第一、第二、第三测量点的时间间隔为T。该飞行物的飞行高度为：h＝D/(cotθ3-2cotθ2+cotθ1)，其中，h为飞行高度，D为第一位置与第二位置间的距离，θ1为该第一角度，θ2为该第二角度，θ3为该第三角度。
较佳地，本发明之便携式高度测量方法还包括将计算所得的该飞行物的飞行高度予以显示之步骤。
本发明还揭示一种移动终端，该移动终端包括本发明之便携式高度测量系统。该移动终端为智能手机、平板电脑或数码相机。
与现有技术相比，本发明可直接应用于移动终端，透过对准模块与飞行物对准后由感测模块获取飞行物在不同测量点的经纬度数据，以及对准模块在操作过程中转动的角度数据，之后即可透过数据处理模块进行数据分析计算出飞行物的飞行高度，计算方法简单、操作简便，且透过移动终端操作极大提高测量高度便携性、趣味性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种便携式高度测系统及方法上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明之便携式高度测量系统基本架构示意图；
图2是本发明所涉及的飞行物的飞行轨迹标示示意图；以及
图3是本发明便携式便携式高度测量方法之流程示意图。
附图标号说明：
10.对准模块，11.感测模块，12.数据处理模块，13.显示模块。
具体实施方式
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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，对于本领域普通技术人员来讲，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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明之便携式高度测量系统可作为一款APP，应用于移动终端，例如智能手机、平板电脑或数码相机，用于透过移动终端操作该高度测量系统APP对空中飞行物体例如飞机、无人机等进行飞行高度测量。为简单明了地阐述本发明之精神，以下即以移动终端为智能手机为例进行说明。
图1所示者为本发明之便携式高度测量系统之基本架构示意图。如图1所示，该系统包括对准模块10、感测模块11、数据处理模块12以及显示模块13，以下即对该些模块之间的逻辑关系及运作机理进行详细说明。
请一并参阅图2，在飞行物飞过第一、第二及第三测量点A、B、C时，该对准模块分别从水平方向转动第一角度θ1、第二角度θ2及第三角度θ3以与该飞行物对准(对准点即为三个测量点A、B及C)，并产生第一、第二及第三对准信号输出，其中，在飞行物经过第一测量点时，该对准模块处于第一位置D，之后用户移动使对准模块处于第二位置E，并停留在该第二位置E，在飞行物经过第二、第三测量点时分别转动第二角度及第三角度以与该飞行物对准。于本实施例中，对准模块10为智能手机所配置的相机，当空中有飞行物飞行时，用户可透过智能手机调用本发明之便携式高度测量系统进而使相机开启并执行对准作业，在作业过程中，相机预览界面会显示飞行物图像。相机预览界面会有一条与水平方向平行的横线，当飞行物飞过时，用户手持该智能手机朝向正前方向(该正前方向与水平方向平行)，用该横线对准飞行物(此时用户一定要保持正前方的方向不动，转动智能手机时使相机与飞行物对准，对准的时候只要飞行物在横线上即可)，确认对准后，智能手机会发出例如滴的一声的提示音，该提示音作为对准信号以启动感测模块11开始作业。
感测模块11，与对准模块10电性连接，用于在接收到该第一对准信号时记录该对准模块10转动的第一角度θ1及第一测量点A的经纬度数据，在接收到该第二对准信号时记录该对准模块10转动的第二角度θ2及第二测量点B的经纬度数据，在接收到该第三对准信号时记录该对准模块10转动的第三角度θ3及该第三测量点C的经纬度数据。于本实施例中，该感测模块10由角度测量模块及定位模块，该角度测量模块例如为移动智能手机中的陀螺仪，而该定位模块例如为智能手机所装载的全球定位系统GPS(Global PositioningSystem)。
以陀螺仪及全球定位系统为例进一步对感测模块10进行详细说明。请继续参考图2，用户站在第一位置D手持智能手机从正前方转动智能手机至测量点A以与飞行物对准，此时利用陀螺仪记录智能手机(即上述相机)转动的夹角(即第一角度θ1)，GPS记录第一测量点A的经纬度数据。然后转动智能手机至正前方，接着用户手持智能手机朝着正前方向走一段距离，经过时间T至第二位置E，再次转动智能手机使相机与第二测量点B对准，利用陀螺仪记录转动的夹角(即第二角度θ2)，GPS记录此时第二测量点B的经纬度数据，后续数据处理模块12通过两次经纬度数据差值即可计算出第一、第二测量点间的距离AB。在E点原地等待时间T，转动智能手机使相机与第三测量点C对准，利用陀螺仪记录转动的夹角(即第三角度θ3)，GPS记录此时第三测量点C的经纬度数据，后续数据处理模块12通过两次经纬度数据差值即可计算出第二、第三测量点间的距离BC。
数据处理模块12，用于接收该感测模块11所记录的该对准模块10的转动的第一、第二及第三角度数据及第一、第二及第三测量点的经纬度数据，并根据所接收的角度及经纬度数据计算该飞行物的飞行高度h。
请继续参阅图2，于本实施例中，假定该飞行物匀速、平行于水平面飞行，飞行物从第一测量点A飞到第二测量点B从第二测量点B非至第三测量点C的时间均为T，则图2所示的距离AB＝BC＝s，由于飞行物平行飞行则AA’＝BB’＝CC’＝h
根据DE的值，和θ1、θ2、θ3的值，可以计算出飞行物的飞行高度h即CC’的值。
根据图2所示，可以得出两个方程：
首先：
DE＝DB'-EB'＝DA'+A'B'-EB'＝AA'cotθ1+A'B'-BB'cotθ2＝hcotθ1+s-hcotθ2
其次：
EC'＝EB'+B'C'
CC'cotθ3＝BB'cotθ2+B'C'
hcotθ3＝hcotθ2+s
由方程组：
可以解得飞行高度：
之后数据处理模块12可将计算结果传送给显示模块13，该显示模块13显示该结果以便用户实时查看该飞行物的飞行高度。
请参阅图3，为本发明之便携式高度测量方法之详细步骤示意图。本发明之方法借助上述高度测量系统执行，具体包括以下步骤。
步骤S1：对准模块10在第一位置D自水平方向转动第一角度至飞行物经过的第一测量点A以与该飞行物对准并产生第一对准信号，接着进至步骤S2。
步骤S2：感测模块11根据该第一对准信号记录该第一角度及该第一测量点的经纬度数据，接着进至步骤S3。
步骤S3：对准模块10经时间T移动至第二位置E，并自水平方向转动第二角度至该飞行物经过的第二测量点以与该飞行物对准并产生第二对准信号，接着进至步骤S4。
步骤S4：感测模块11根据该第二对准信号记录该第二角度及该第二测量点的经纬度数据，接着进至步骤S5。
步骤S5：对准模模块10在第二位置停留时间T自水平方向转动第三角度至飞行物经过的第三测量点以与该飞行物对准并产生第三对准信号，接着进至步骤S6。
步骤S6：感测模块10根据该第三对准信号记录该第三角度及该第三测量点的经纬度数据，接着进至步骤S7。
步骤S7：数据处理模块12根据该感测模块11记录的该对准模块10转动的角度及该些测量点的经纬度数据计算该飞行物的飞行高度。之后可借由显示模块13显示该飞行高度供用户实时查阅。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种便携式高度测量系统，用于测量飞行物的飞行高度，其特征在于，包括：
对准模块，在飞行物飞过第一、第二及第三测量点时，该对准模块分别从水平方向转动第一角度、第二角度及第三角度以与该飞行物对准，并产生第一、第二及第三对准信号输出，其中，在飞行物经过第一测量点时，该对准模块处于第一位置，在飞行物经过第二、第三测量点时，该对准模块处于第二位置；
感测模块，用于在接收到该第一对准信号时记录该对准模块转动的第一角度及第一测量点的经纬度数据，在接收到该第二对准信号时记录该对准模块转动的第二角度及第二测量点的经纬度数据，在接收到该第三对准信号时记录该对准模块转动的第三角度及该第三测量点的经纬度数据；
数据处理模块，接收该感测模块所记录的该对准模块的转动的角度数据及经纬度数据，并根据所接收的角度及经纬度数据计算该飞行物的飞行高度；以及
显示模块，接收该数据处理模块计算所得的该飞行物的飞行高度并予以显示。
2.如权利要求1所述的便携式高度测量系统，其特征在于：该感测模块包括角度测量模块及定位模块，由该角度测量模块测量该对准模块转动的第一、第二及第三角度，以及由该定位模块测量该飞行物在第一、第二及第三测量点的经纬度。
3.如权利要求2所述便携式高度测量系统，其特征在于：该角度测量模块为陀螺仪。
4.如权利要求2所述的便携式高度测量系统，其特征在于：该定位模块为全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。
5.如权利要求1所述的便携式高度测量系统，其特征在于：该对准模块为相机，其可在对准时显示飞行物图像。
6.如权利要求1所述的便携式高度测量系统，其特征在于：该飞行物匀速飞行，且飞过该第一、第二及第三测量点的时间间隔为T，该数据处理模块计算该飞行物的飞行高度为：h＝D/(cotθ3-2cotθ2+cotθ1)，其中，h为飞行高度，D为该第一位置与第二位置间的距离，θ1为该第一角度，θ2为该第二角度，θ3为该第三角度。
7.一种移动终端，其特征在于：包括权利要求1-6任一权利要求所述的便携式高度测量系统。
8.如权利要求7所述的移动终端，其特征在于，该移动终端为智能手机、平板电脑、或数码相机。
9.一种便携式高度测量方法，应用于一包括对准模块、感测模块、数据处理模块的便携式高度测量系统中，用于测量飞行物的飞行高度，其特征在于，包括：
对准模块在第一位置自水平方向转动第一角度至飞行物经过的第一测量点以与该飞行物对准并产生第一对准信号；
感测模块根据该第一对准信号记录该第一角度及该第一测量点的经纬度数据；
对准模块移动至第二位置，并自水平方向转动第二角度至该飞行物经过的第二测量点以与该飞行物对准并产生第二对准信号；
感测模块根据该第二对准信号记录该第二角度及该第二测量点的经纬度数据；
对准模块在第二位置自水平方向转动第三角度至飞行物经过的第三测量点以与该飞行物对准并产生第三对准信号；
感测模块根据该第三对准信号记录该第三角度及该第三测量点的经纬度数据；以及
数据处理模块根据该感测模块记录的该对准模块转动的角度及该些测量点的经纬度数据计算该飞行物的飞行高度。
10.如权利要求9所述的便携式高度测量方法，其特征在于，该飞行物匀速飞行，且飞过该第一、第二、第三测量点的时间间隔为T。
11.如权利要求10所述的便携式高度测量方法，其特征在于，该飞行物的飞行高度为：h＝D/(cotθ3-2cotθ2+cotθ1)，其中，h为飞行高度，D为该第一位置与第二位置间的距离，θ1为该第一角度，θ2为该第二角度，θ3为该第三角度。
12.如权利要求9所述的便携式高度测量方法，其特征在于：还包括将计算所得的该飞行物的飞行高度予以显示之步骤。
13.如权利要求9所述便携式高度测量方法，其特征在于：该便携式高度测量系统应用于一移动终端。
14.如权利要求13所述便携式高度测量方法，其特征在于：该移动终端为智能手机、平板电脑、或数码相机。
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