专利名称：基于气压海拔高度测量技术的地图可定制的高精度定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高精度定位装置。特别是涉及一种具有高精度定位功能、实 时双向通信功能、以及特殊行业地图定制功能的定位仪。
背景技术：
高精度定位仪集合了 GPS定位、海拔高度测量以及无线通信三大特点，其中GPS定 位中满足不同行业需求地图的制作、海拔高度的测量精度、通信中断处理是本实用新型解 决的核心问题。GPS(Global Positioning System，全球定位系统)是美国从上世纪70年代开始 研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成的在海、陆、空进行全方位实时三维 导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过我国10多年的使用表明，GPS以全天 候、高精度、自动化、高效益等显著特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、 运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。随 着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，目前已遍及国民经济各种部门，并开始 逐步深入人们的日常生活。目前业界的GPS芯片种类繁多，性能和指标相差也很大。本实用 新型中所用的GPS芯片具有灵敏度高、功耗低、体积小的特点，可同时追踪20个卫星信道， 定位精度在15米以内，保证了经纬度定位的精度。然而，传统的GPS定位系统是在原本系 统中已经输入地区地图的基础上的定位，这些地图大多数是国家地域地图，而很多行业需 要对户外不同设备安装点进行定位监测，不同的公司又有不同的设备安装点，因而固定的 区域地图明显无法满足各个行业的不同需求。现有海拔高度测量普通采用GPS测量法，所 谓GPS测量方法，是指采用GPS定位卫星来进行的海拔测量。采用GPS测量方法需要搜索 的定位卫星较多，在定位卫星少时，测出的海拔高度将极不准确。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于气压海拔高度测量技术的地图可定制的高精 度定位仪，通过利用高精度的GPS定位芯片和气压测量芯片，结合高效算法，进行经纬度和 高精度海拔定位，并采用GPRS通信方式进行实时通信，支持断点续传技术以保证数据完备 性，支持地图定制以扩展地图方式满足不同行业需求。本新型的目的是这样实现的一种基于气压海拔高度测量技术的地图可定制的高 精度定位仪，GPS定位模块进行经度和纬度的测量定位，并将所得经度和纬度数据送入主 控制系统；海拔高度测量模块由其中的气压芯片采样多个气压数据、并将其输出至所述主 控制系统；主控制系统对收到的多个气压数据进行加权计算，按以下函数关系计算得出测 量点的海拔高度P = 760(e"-(a/7924))
3[0009]P 气压，毫米汞柱；a 米；同时，得到测量点的经度和纬度数据；GPRS通信模块与主控制系统连接，用作与后台轨迹监控系统进行双向通信，将 没有GPRS网络覆盖之处的测量数据在本地存储，当到达GPRS可以覆盖的地方后，就开始上 传这些数据。上述气压芯片型号为MS5561-C。本新型的基本技术方案是一种基于气压海拔测量方式，支持地图定制以及保证 数据完备性的新型定位系统，包括GPS定位模块、海拔高度测量模块、GPRS通信模块和主控 制系统。主控制系统与其它各个模块分别相连，控制各个模块工作。所述的GPS定位模块， 用于实现经纬度的测量和定位；所述的海拔高度测量模块，用于测量出海拔高度，并修正； 所述的GPRS通信模块，用于实现定位数据与远端监控系统或者后台总数据库的双向通信， 并支持断点续传。作为优选实施方案，本新型选用气压测量海拔的方式，并支持断点续传。根据海拔 高度增加气压随之减小的原理，利用专业气压芯片，通过测量大气压强，经过一定的算法来 计算得出当地的海拔高度，其中也考虑了因气候等其他因素影响而采取软件修正的方法， 这样所得的海拔高度误差不超过3米，精度高。为了避免在GPRS覆盖不到的地方数据丢失，本新型采用了断点续传方案，将GPRS 覆盖不到地方的所测数据先存在本地，当到达GPRS可以覆盖到的地方以后，就开始上传这 些数据，保证了数据的完备性。本新型支持地图定制，通过数据记录及处理，软件实现新的地图图层，为以后的测 量和监控提供了方便，同时方便了各种行业户外工作，有效提高工作效率。本新型的有益效果是1、海拔高度的测量更为准确采用气压测量法是通过测量大气压强，通过一定的算法来计算出海拔高度，同时 根据气候等因素软件修正结果。有别于传统的GPS定位系统，本新型特别采用了气压测量 法，在设计中通过对专业气压芯片采用多个数据进行硬件加权计算，同时，软件设计中考虑 进行修正，所测量海拔高度误差不超过3米，保证了海拔测量的精度。2、定位数据的采集更为完备本新型采用了断点续传技术，在GPRS信号的网络覆盖不完整情况下，仍能完整地 采集定位数据。高精度定位仪集合了 GPS定位、海拔高度测量以及无线通信三大特点，其中GPS定 位中满足不同行业需求地图的制作、海拔高度的测量精度、通信中断处理是本实用新型解 决的核心问题。
图1是本新型的基本原理框图；图2是本新型的数据通信流程图。
具体实施方式
本新型的高精度定位除了经度和纬度的测量定位以外，还具备高精度海拔高度测 量定位，运用气压海拔测量，其误差不超过5M。本新型具有独有的GPRS通信模块，用于与后台轨迹监控服务器的双向通信，实时 数据传输。所述的GPRS通信模块，具备断点续传功能，在无GPRS区域的数据将先存储在本 地，一旦连接恢复，则上传数据，保证了数据的完备性。本新型具有行业地图功能接口，能根据需要定制地图，适用于电力系统等户外操 作较多的行业。本新型具有后台轨迹监控系统，能实现实时双向通信，具后台轨迹监控功能。本新型是支持无线双向通信与断点续传、具轨迹监控功能并能支持地图定制的高 精度定位系统，只要由GPS定位模块、海拔高度测量模块、GPRS通信模块和主控制系统组 成。主控制系统与其它各个模块分别相连，控制各个模块工作。上述GPS定位模块，用于实 现经纬度的测量和定位，并将所得经度和纬度数据送入主控制系统；上述海拔高度测量模 块，用于测量出海拔高度，并修正，即其中的气压芯片(型号MS5561-C)采样多个气压数据、 并将其输出至主控制系统；上述GPRS通信模块，用于实现定位数据与远端监控系统或者后 台总数据库的通信。GPRS通信模块与主控制系统连接，用作与后台轨迹监控系统进行双向 通信，将没有GPRS网络覆盖之处的测量数据在本地存储，当到达GPRS可以覆盖的地方后， 就开始上传这些数据。本新型提出了利用气压芯片进行气压测量，并根据海拔高度越高气压越小的原 理，利用函数关系计算出海拔高度；同时提出了在定位系统利用断点续传来保证数据完备 性的解决方案，在有网区域实时传输数据的同时，保证了无GPRS网络区域数据完备。此外， 本新型提供了根据不同需求实现定制地图的解决方案。本新型采用了气压测量海拔高度的思想，在定位仪内加入气压芯片(MS5561-C)， 该芯片会采样多个数据传入MCU(Micrc) Control Unit，微控制单元即主控制系统)，经过 MCU对多个气压数据进行加权计算，得出海拔高度，其计算函数关系如下P = 760(e"-(a/7924))P 气压，单位毫米汞柱；a 海拔，单位米。当然，气压还与季节、空气湿度、气流等有关系，所以实施中利用了软件修正，保证 了海拔高度的精度。本实用新型中采用独立的GPS定位模块和GPRS无线数据传输模块，独 立的微处理器(MCU)来协调整体功能。具有强大的硬件支持，精度高。同时，采用专门的 GIS (地理信息系统)软件，软件实现保存特殊地理数据及轨迹，同时结合地理信息系统工 具，实现地图定制。在本实用新型中，还有一个比较重要的功能就是支持断点续传，这点是传统定位 仪没有做到的。如图2所示，本实用新型将没有GPRS网络覆盖之处的实际数据本地存储， 一旦进入有信号的区域，则主动上传这些数据。后台数据库支持海量的数据存储，可以保存 一年的轨迹信息。这个对于实际应用有很大帮助。
权利要求一种基于气压海拔高度测量技术的地图可定制的定位仪，其特征是GPS定位模块进行经度和纬度的测量定位，并将所得经度和纬度数据送入主控制系统；海拔高度测量模块由其中的气压芯片采样多个气压数据、并将其输出至所述主控制系统；主控制系统对收到的多个气压数据进行加权计算，按以下函数关系计算得出测量点的海拔高度P＝760(e^ (a/7924))P气压，毫米汞柱；a海拔，米；同时，得到测量点的经度和纬度数据；GPRS通信模块与主控制系统连接，用作与后台轨迹监控系统进行双向通信，将没有GPRS网络覆盖之处的测量数据在本地存储，当到达GPRS可以覆盖的地方后，就开始上传这些数据。
2.根据权利要求1所述基于气压海拔高度测量技术的地图可定制的定位仪，其特征 是所述气压芯片型号为MS5561-C。
专利摘要一种基于气压海拔高度测量技术的地图可定制的高精度定位仪，具有地图定制功能的高精度定位系统。由GPS定位模块测量得到经纬度数据；由海拔高度测量模块采样得到多个气压数据；主控制系统对收到的多个气压数据进行加权计算，按一定函数关系计算得出测量点的海拔高度，同时，得到测量点的经度和纬度数据；GPRS通信模块与主控制系统连接，用作与后台轨迹监控系统进行双向通信，将没有GPRS网络覆盖之处的测量数据在本地存储，当到达GPRS可以覆盖的地方后，就开始上传这些数据。本实用新型具有海拔高度测量更为准确、定位数据采集更加完备、支持地图定制的特点。
文档编号G01S19/48GK201698026SQ20102014310
公开日2011年1月5日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者何永东, 廖云杰, 栗璐, 胡鹏, 范强 申请人:四川省电力公司超高压运行检修公司