[发明专利]一种高精度相对高度测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种高精度相对高度测量方法，将两个带有同款气压传感器的测试装置放置在同一环境区域内的两个待测点上，两个测试装置将所测得的高度值上传到数据平台，数据平台计算出两个测试装置中气压传感器的高度差并实时显示在数据平台界面上，此高度差即为两个待测点的相对高度值。本发明还公开了一种高精度相对高度测量装置。本测量装置体积小、功耗低且方便携带，测量方法极为简单，只需将测量装置放置在待测点位置即可；通过一系列算法滤波处理，得出的数据误差低、测量精度高，且通过两测量装置进行误差消除处理，得到的相对高度值精度更高，有效回避了因环境温度、气候、地形等因素带来的测量误差。

技术领域

本发明涉及高度测量技术领域，尤其是一种高精度相对高度测量方法及装置。

背景技术

在日常生活、生产过程中，测量高度是不可少的环节。测量高度主要分为：绝对海拔高度测量、相对高度测量等，其中相对高度即空间中任意两点的垂直高度的测量在建筑、施工、日常生活甚至军事上都有着广泛的应用，例如：野外探险、建筑工地高度测量、高空施工作业、无人机巡航和弹道高度导航等。

目前，相对高度测量方法主要有传统机械式直接测量法、红外激光测量法、超声波测量法、GPS测量法和气压传感器测气压高度法。其中，传统机械式直接测量法的缺点是量程小、测量设备体积大且不易携带；红外激光测量法和超声波测量法均是基于反射时差原理测量精度高，但容易受到非目标障碍物的影响且需要对准待测目标，从而导致测量不便甚至无法测量；GPS测量法的缺点是测量误差大，依赖GPS卫星信号，体积大、功耗大、成本高等；气压传感器测气压高度法若采用标准或改进的气压高度公式计算高度，容易受到环境温度、气候、地形等因素的影响造成误差较大。此外，即便采用更高级的方法，如基于BP神经网络算法计算相对高度，由于BP神经网络需要大量的测试、训练数据，且便携式装备无法实现在线自主学习，从而导致该算法适应性和可靠性差且成本高。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够有效回避因环境温度、气候、地形等因素造成的测量误差、成本低，实现厘米级高精度的高精度相对高度测量方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高精度相对高度测量方法，将两个带有同款气压传感器的测试装置放置在同一环境区域内的两个待测点上，两个测试装置将所测得的高度值上传到数据平台，数据平台计算出两个测试装置中气压传感器的高度差并实时显示在数据平台界面上，此高度差即为两个待测点的相对高度值。

所述数据平台将气压传感器读取到的气压值进行计算校正，转化为海拔值，具体计算方法如下：

首先，根据海拔高度与气压的关系公式，将气压值转化为高度值：

式中，H表示海拔高度，P₀表示标准大气压值，P表示测量装置最终输出所测得的测量位置的实时气压值；

实时气压值P的计算公式如下：

P＝C₀₀+P_{raw_sc}*[C₁₀+P_{raw_sc}*(C₂₀+P_{raw_sc}*C₃₀)]+T_{raw_sc}*C₀₁+T_{raw_sc}*P_{raw_sc}*(C₁₁+P_{raw_sc}*C₂₁)

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