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。技术实现要素：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 praw_sc*[c10 praw_sc*(c20 praw_sc*c30)] traw_sc*c01 traw_sc*praw_sc*(c11 praw_sc*c21)(2)式中，p的单位是pa；c00、c10、c20、c30、c01、c11和c21为校准系数，校准系数为一组16位2进制数，在计算过程中转化为标准10进制数，是由主处理器从气压传感器的校准寄存器中实时读取出来的；praw_sc和traw_sc分别为气压值和温度值，其计算公式如下：praw_sc＝praw/kp(3)traw_sc＝traw/kt(4)式中，praw和traw是主处理器从气压传感器结果寄存器中读取到的气压值与温度值，是一组24位的2机制数，在计算过程中自动转换位10进制数；kp和kt是比例因子；最后，进行n次滤波：式中，n为滤波次数。本发明的另一目的在于提供一种高精度相对高度测量装置，包括：两个结构相同的测量装置，分别放置在两个待测点，通过测得待测点位置气压值与温度值，并通过处理计算出高度值；数据平台，用于接收两个测量装置所传回的高度数据信息，并计算出两个待测点位置的高度差值，即为相对高度值，并实时显示；两个测量装置通过移动4g网络或者wifi网络把测量数据上传到数据平台，实现实时通讯。所述测量装置包括：气压传感器，用于测量待测点的绝对气体压强，并利用气压和海拔高度的对应关系计算出海拔高度；无线通信模块，进行信息的发送或接收；主处理器，用于主动获取气压传感器测量到的气压值，得出待测点的海拔高度值；气压传感器测量待测点的实时气压值传输给主处理器，主处理器经处理后得出海拔高度值，接着再通过无线通信模块把海拔高度值编解码上传到数据平台进行测量数据处理，得出最终相对高度值。所述数据平台包括：网络服务器，用于控制和协调网络中各设备之间的数据通信，做出响应和处理；平台客户端，与网络服务器进行数据通信，处理用户需要的数据并实时显示；网络服务器和平台客户端之间进行网络通信，平台客户端按照用户意愿从网络服务器中接收所需求的数据，并进行处理后显示。由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，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；第二，测量装置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；第三，测量装置可以与数据平台进行实时通讯，测量速度快，且可以实时监控两测量点的相对高度差，可以应用在施工建造现场等场景。附图说明图1为本发明的方法流程图；图2为本发明的装置示意图。具体实施方式如图1所示，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 praw_sc*[c10 praw_sc*(c20 praw_sc*c30)] traw_sc*c01 traw_sc*praw_sc*(c11 praw_sc*c21)(2)式中，p的单位是pa；c00、c10、c20、c30、c01、c11和c21为校准系数，校准系数为一组16位2进制数，在计算过程中会转化为标准10进制数，是由主处理器从气压传感器的校准寄存器中实时读取出来的；praw_sc和traw_sc分别为气压值和温度值，其计算公式如下：praw_sc＝praw/kp(3)traw_sc＝traw/kt(4)式中，praw和traw是主处理器从气压传感器结果寄存器中读取到的气压值与温度值，是一组24位的2机制数，在计算过程中自动转换位10进制数；kp和kt是比例因子，是根据算法程序中所设置采样率的大小而决定的，采样率越高，计算越复杂，测量精度越高，下图为对应表格。表1采样率比例因子(kp/kt)152428821572864436700168786432016253952325160966410403841282088960最后，为了使测量结果更精确，进行n次滤波：式中，n为滤波次数，次数越多精度越高，但相应的运算时间也越长，可以根据实际情况自行在算法中更改滤波次数。如图2所示，本装置包括：两个结构相同的测量装置，分别放置在两个待测点，通过测得待测点位置气压值与温度值，并通过处理计算出高度值；数据平台，用于接收两个测量装置所传回的高度数据信息，并计算出两个待测点位置的高度差值，即为相对高度值，并实时显示；两个测量装置通过移动4g网络或者wifi网络把测量数据上传到数据平台，实现实时通讯。所述测量装置包括：气压传感器，用于测量待测点的绝对气体压强，并利用气压和海拔高度的对应关系计算出海拔高度；无线通信模块，进行信息的发送或接收；主处理器，用于主动获取气压传感器测量到的气压值，得出待测点的海拔高度值；气压传感器测量待测点的实时气压值传输给主处理器，主处理器经处理后得出海拔高度值，接着再通过无线通信模块把海拔高度值编解码上传到数据平台进行测量数据处理，得出最终相对高度值。所述数据平台包括：网络服务器，用于控制和协调网络中各设备之间的数据通信，做出响应和处理；平台客户端，与网络服务器进行数据通信，处理用户需要的数据并实时显示；网络服务器和平台客户端之间进行网络通信，平台客户端按照用户意愿从网络服务器中接收所需求的数据，并进行处理后显示。综上所述，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；本测量装置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；本测量装置可以与数据平台进行实时通讯，测量速度快，且可以实时监控两测量点的相对高度差，可以应用在施工建造现场等场景。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种高精度相对高度测量方法，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的高精度相对高度测量方法，其特征在于：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 praw_sc*[c10 praw_sc*(c20 praw_sc*c30)] traw_sc*c01 traw_sc*praw_sc*(c11 praw_sc*c21)(2)
式中，p的单位是pa；c00、c10、c20、c30、c01、c11和c21为校准系数，校准系数为一组16位2进制数，在计算过程中转化为标准10进制数，是由主处理器从气压传感器的校准寄存器中实时读取出来的；praw_sc和traw_sc分别为气压值和温度值，其计算公式如下：
praw_sc＝praw/kp(3)
traw_sc＝traw/kt(4)
式中，praw和traw是主处理器从气压传感器结果寄存器中读取到的气压值与温度值，是一组24位的2机制数，在计算过程中自动转换位10进制数；kp和kt是比例因子；
最后，进行n次滤波：
式中，n为滤波次数。
3.实施如权利要求1至2中任一项所述高精度相对高度测量方法的装置，其特征在于：包括：
两个结构相同的测量装置，分别放置在两个待测点，通过测得待测点位置气压值与温度值，并通过处理计算出高度值；
数据平台，用于接收两个测量装置所传回的高度数据信息，并计算出两个待测点位置的高度差值，即为相对高度值，并实时显示；
两个测量装置通过移动4g网络或者wifi网络把测量数据上传到数据平台，实现实时通讯。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述测量装置包括：
气压传感器，用于测量待测点的绝对气体压强，并利用气压和海拔高度的对应关系计算出海拔高度；
无线通信模块，进行信息的发送或接收；
主处理器，用于主动获取气压传感器测量到的气压值，得出待测点的海拔高度值；
气压传感器测量待测点的实时气压值传输给主处理器，主处理器经处理后得出海拔高度值，接着再通过无线通信模块把海拔高度值编解码上传到数据平台进行测量数据处理，得出最终相对高度值。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述数据平台包括：
网络服务器，用于控制和协调网络中各设备之间的数据通信，做出响应和处理；
平台客户端，与网络服务器进行数据通信，处理用户需要的数据并实时显示；
网络服务器和平台客户端之间进行网络通信，平台客户端按照用户意愿从网络服务器中接收所需求的数据，并进行处理后显示。
技术总结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。
技术研发人员：陈振;闫瑞林;何进;陶维俊;姚莉莉;张传金
受保护的技术使用者：安徽创世科技股份有限公司
技术研发日：2020.11.12
技术公布日：2021.03.12
