[發明專利]一種高精度差分氣壓測高系統的標校方法及標校單元

在審

• 申請號: 202210968599.2
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115468582A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 杜曉輝;胡超;高志勇;張杰;范江濤;裴軍;李建斌;朱芯雨;胡正群;龐峰;王曉嵐;艾國祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C5/06
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 武玥;張紅生

本發明涉及一種高精度差分氣壓測高系統的標校方法及標校單元，該方法包括首先挑選出符合差分氣壓測高系統精度要求的氣壓測量模塊；氣壓測量模塊，用于測量氣壓數據；然后對于挑選出的氣壓測量模塊，分別依次選取其中一塊作為基準站氣壓測量模塊，對其他氣壓測量模塊測量的氣壓數據進行標校，利用標校后氣壓數據的均值，以及基準站和其他氣壓測量模塊測量的氣壓差的標準差，選出基準站氣壓測量模塊和待部署到不同觀測站的氣壓測量模塊，完成差分氣壓測高系統的標校；差分氣壓測高系統由選出的氣壓測量模塊部署形成。標校單元包括測試箱、數據采集單元、數據處理單元、模塊供電單元和顯示單元。本發明解決了差分氣壓測高系統精度隨時間發散的問題。

技術領域

本發明涉及氣壓測高領域，尤其是涉及一種高精度差分氣壓測高系統的標校方法及標校單元。

背景技術

利用氣壓進行高程測量很早就被應用在飛行器導航領域，也經常用于輔助GNSS高程增強。

GNSS定位系統目前發展較為成熟，能夠在廣闊的室外無遮擋空間為用戶提供準確的位置服務，在樓宇較為密集的城區或者隧道等區域會無法保證定位精度以及定位的可靠性和連續性。此外，對于室內環境，由于GNSS信號經常受到建筑物的遮擋，使得定位精度迅速下降甚至無法正常定位。除此之外，當衛星幾何結構不理想時，相比水平方向，高程方向更容易受到影響，精度下降嚴重。為了解決上述問題，提出了一些高程測量方案，其中應用較廣的是利用氣壓信息測高的方式。

在艾國祥院士《應用于CAPS的氣壓測高虛擬星座》一文中提出，氣壓測定高程的基本原理是指在重力場內大氣壓力隨高度增加而減小，通過使用氣壓傳感器來測量氣象參數，計算出基準站和用戶的相對高度。

上式(1)稱為Laplace壓高方程。

其中，氣壓P和P₀分別對應于用戶高度h和基準站高度h₀；大氣壓強P和P₀處之間的高度差為h-h₀＝Δh；所涉及的大氣層內的平均溫度T_m＝(T₀+T_R)/2，T₀是基準點攝氏溫度，T_R是用戶測值攝氏溫度。(1)式即為利用氣壓值測定高度的基本公式。

本文中，提及的所述的基準站是一個位置保持固定的氣壓和溫度觀測站，需配置一塊氣壓測量模塊。氣壓測量模塊需安裝在基準站的固定高度位置h₀處，實時采集該基準站的氣壓和溫度數據。所述的用戶是一個位置可移動的氣壓和溫度觀測站，需配置一塊氣壓測量模塊。安裝在用戶的固定位置h處，實時采集用戶的氣壓和溫度數據。氣壓測量模塊(也稱氣壓測高模塊)，包括氣壓傳感器芯片，用于測量氣壓數據。

隨著對氣壓測高的深入研究和應用，發現在氣壓測高定位中仍存在一些問題，來奇峰專利《利用衛星定位信息實時校準氣壓測高結果的高程定位方法》中指出：氣壓測高有相對精度較高以及短期內較穩定的特點，而長時間工作時，受環境(風速、溫度、濕度等)的影響，會發生隨時間發生漂移的問題，出現連續幾天測量結果均不一致的情況。

基于以上技術背景和應用背景，提出了一種構建高精度差分氣壓測高的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統的差分氣壓測高系統，由于傳感器個體差異導致的差分氣壓測高長時間工作測高精度發散的缺點，本發明公開了一種提高差分氣壓測高精度的系統方案。

本發明提出了一種高精度差分氣壓測高系統的標校方法，該方法包括：

首先挑選出符合差分氣壓測高系統精度要求的氣壓測量模塊；所述氣壓測量模塊，用于測量氣壓數據；