CN110108254A - 一种基于气压精确测量高度、垂直运动速度和垂直运动距离的方法 - Google Patents

一种基于气压精确测量高度、垂直运动速度和垂直运动距离的方法 Download PDF

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朴永焕
秦天
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/06—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels by using barometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance

Abstract

本发明涉及高度测量方法技术领域，具体来说是一种基于气压精确测量高度、垂直运动速度和垂直运动距离的方法，获取所在位置的当前气压和当前温度，并利用当前温度校正获取的当前气压，以得到精确气压pressure；获取所在位置的定位坐标，并通过互联网查询所在位置的地面气压pressureg；根据如下公式计算所处的高度H：

Description

一种基于气压精确测量高度、垂直运动速度和垂直运动距离 的方法
技术领域
本发明涉及高度测量方法技术领域，具体来说是一种基于气压精确测量高度、垂直运动速度和垂直运动距离的方法。
背景技术
目前测量高度的方式主要有两种，一种是基于GPS的垂直高度测量，一种是基于气压计进行的垂直高度估算。其中，基于GPS系统的高度测量精度较低，误差为数十米范围，而基于气压进行垂直高度估算则会因为环境气压的不断变动，无法确定基准点，难以得出精确的绝对高度。因此，需要设计一种新型的基于气压精确测量高度的方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种基于气压精确测量高度、垂直运动速度和垂直运动距离的方法，结合位置、气压以及互联网数据，利用气压计进行精确的绝对高度测量。
为了实现上述目的，设计一种基于气压精确测量高度的方法，所述的方法包括如下步骤：步骤a.获取所在位置的当前气压和当前温度，并利用当前温度校正获取的当前气压，以得到精确气压pressure；步骤b.获取所在位置的定位坐标，并通过互联网查询所在位置的地面气压pressureg；步骤c.根据如下公式计算所处的高度H：
本发明还具有如下优选的技术方案：
所述的方法通过GPS设备得到当前位置的定位坐标。
所述的方法通过压力计获得所在位置的当前气压，通过温度计获得所在位置的当前温度，并将所述的压力计、温度计和GPS设备与处理器信号相连，并内置于同一设备壳体中。
本发明还设计一种采用所述的基于气压精确测量高度的方法测量垂直运动速度的方法，当测量设备处于运动过程中，进行若干次的高度测量，并记录每次测量的时间，从而得出测量设备在垂直方向的平均运动速度。
本发明还设计一种采用所述的基于气压精确测量高度的方法测量垂直运动距离的方法，当测量设备处于运动过程中，进行若干次的高度测量，并通过测量得到的高度值的变化得到设备在垂直方向的运动距离。
本发明同现有技术相比，其优点在于：定位出所在地坐标，并引入互联网信息供应商提供的天气气压信息，用当地气压代替标准海平面气压，校正设备的绝对高度，实现了无接触、非开阔环境内的设备高度测量，误差级别5米左右，远超简单气压计换算误差。并且通过本方法，还能在无接触、非开阔环境内测量设备的垂直速度与垂直运动距离。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，这种方法的原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施方式中，所述的方法包括如下步骤：
步骤a.本实施方式中在单一检测设备内置压力计、温度计和GPS定位器，并将该检测设备放置于需检测高度的位置，通过检测设备内的压力计得到所在位置的当前气压，通过温度计获取所在位置的当前温度，并利用当前温度校正获取的当前气压，以得到精确气压pressure，本实施方式中校正的方法具体如下：
Var1＝t_fine/2-64000；
Var2＝Var1*Var1*dig_p6/32768；
Var2’＝Var2+Var1*dig_p5*2；
Var2”＝Var2’/4+dig_p4*65536；
Var1’＝dig_p3*Var1*Var1/524288+dig_p2*Var1/524288；
Var1”＝(1+Var1’/32768)*dig_p1；
pressure’＝1048576-uncomp_pres；
如果Var1”≠0，则pressure”＝(pressure’-Var2/4096)*6250/Var1”；
Var1”’＝dig_p9*pressure”*pressure”/2147483648；
Var2”’＝pressure”*dig_p8/32768；
精确气压pressure＝pressure”+(Var1”’+Var2”’+dig_p7)/16；
如果Var1”＝0，则精确气压pressure＝0。
其中，Var1、Var1’、Var1”、Var1”’、Var2、Var2’、Var2”、Var2”’、pressure’、pressure”均为中间变量，dig_p1—digp9为压力传感器出厂时预先测量出的校正参数，t_fine为温度计测量出的当前温度，ucomp_fine为压力传感器测量出的当前压力，pressure为经校正后得到的精确气压。
步骤b.而后通过定位设备，例如GPS定位器获取所在位置的定位坐标，并通过互联网天气服务供应商查询定位坐标处的地面气压pressureg。
步骤c.最后根据如下公式计算所处的高度
实施例1
于2019年3月20日下午18点25分进行本方法的试验测试，将测量设备设置于写字楼25层，参考高度3.7*22＝81.4m，测得当前气压为993.97hpa，通过互联网得知当前设备所在地气压为1003.2hpa，通过步骤c中公式计算出高度为77.8米，与参考高度误差不超过5米。而如将公式中的pressureg替换为标准大气压，即使用1013.25hpa标准气压，则得出的高度将为161.7米，误差为80米，比本方法高一个数量级。
此外，通过连续运用本发明的方法并记录每次高度测量的精确时间，还可以用于在无接触、非开阔环境内测量设备的垂直速度与垂直运动距离，精度和适用范围大大提升。

Claims (5)

1.一种基于气压精确测量高度的方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
步骤a.获取所在位置的当前气压和当前温度，并利用当前温度校正获取的当前气压，以得到精确气压pressure；
步骤b.获取所在位置的定位坐标，并通过互联网查询所在位置的地面气压pressureg；
步骤c.根据如下公式计算所处的高度H：
2.如权利要求1所述的一种基于气压精确测量高度的方法，其特征在于通过GPS设备得到当前位置的定位坐标。
3.如权利要求2所述的一种基于气压精确测量高度的方法，其特征在于通过压力计获得所在位置的当前气压，通过温度计获得所在位置的当前温度，并将所述的压力计、温度计和GPS设备与处理器信号相连，并内置于同一设备壳体中。
4.采用如权利要求1所述的一种基于气压精确测量高度的方法测量垂直运动速度的方法，其特征在于当测量设备处于运动过程中，进行若干次的高度测量，并记录每次测量的时间，从而得出测量设备在垂直方向的平均运动速度。
5.采用如权利要求1所述的一种基于气压精确测量高度的方法测量垂直运动距离的方法，其特征在于当测量设备处于运动过程中，进行若干次的高度测量，并通过测量得到的高度值的变化得到设备在垂直方向的运动距离。
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