一种基于相对气压的高程测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高程测量技术领域，具体涉及一种利用相对气压（相邻历元测得的大 气压强的比值)求得的高程差进行递推并与其它方法测得的高程进行融合从而实现高程测 量的方法。
【背景技术】
[0002] 如何获得精度较高的高程值是GPS/BDS类卫星导航定位中的一个薄弱环节，也是 GPS/BDS类卫星导航定位获得的三维位置坐标值中精度最低的一维坐标值。
[0003] 专利申请号为2014102903385,名称为"一种基于差分气压测高方法技术的测高 计"的发明专利，提出了一种利用空气压强来确定高程的方法。为解决气压测量高程精度和 分辨率较低的问题，该专利提出的方法利用气压差△P测得的相对高程变化值△h精度较高 这一特点，根据基准点的高程ho和相对气压测量值△P测得的相对高程变化值△h递推，获 得测量点较高的高程测量值h。
[0004] 专利号为ZL201210135624.5，名称为"一种卫星导航通信终端高程定位的方法"的 发明专利，提出了一种利用气象站、导航主控站、通信卫星、地面通信基站通过传输湿度参 数、温度、气压、气象站炜度及高程等信息，采用差分模式得到较高精度的卫星通信终端高 程信息的方法。该方法主要包括了气象站测量获得自身所在地的气压值Po、温度值TQ、湿度 参数(e/p)m，将气压值、温度值湿度参数连同气象站的炜度f和位置高程H〇发送到主控站； 主控站将气象站的气压值、温度值、湿度参数、炜度和位置高程通过主控站天线上行发送至 卫星；用户终端通过卫星获取气象站的气压、温度值、湿度参数、炜度和位置高程；用户终端 测量获得自身所在地的气压值P和温度值T;用户终端将气象站的气压值、温度值、湿度参 数、炜度和位置高程结合自身测量所在地的气压P和温度T，求得自身的测量高程h'，再利用 基站对用户终端高程差分修正的方法，修正短基线范围内高程的测量误差，从而获得比较 高精度的高程信息。
[0005]以上两种方法都是基于差分模式，必须设置基准点〇,而且必须知道基准点的高程 值ho,并测出基准点上的气压测量值Po,然后还要通过通信信道把基准点的高程值ho和气压 测量值Po传输至用户终端。用户终端同样要测出用户端的气压值P，并求出基准点与用户端 的气压差值Ap，由△p求两点间的高程变化量△h，基准点的高程值ho加上两点间的高程变 化量Ah就是用户端的高度值h。这种采用差分模式的优点是测量精度较高，但由于需要设 置基准点，测得基准点的高程值ho和气压值PQ，还必须把这些值传输给用户，处理过程较为 复杂。同时，由递推法获得相对高程具有一定的局限性，因为计算高程的相对变化量Ah需 要实时测量基准点和用户端的气压值，Ah与基线距离强相关，所以Ah的精度与基线关系 密切一一基线越长，测量的相似性越差，Ah的精度越低。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种基于相对气压的高程测量方 法，省去了基准点的选择与测量步骤，既简化了测量方法，又提高了测量精度。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：
[0008] 一种基于相对气压的高程测量方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1，安装了气压测量芯片和温度测量芯片的用户终端测量用户终端所在位置 的气压值?:和温度值!^。根据气压、温度与高程的对应关系计算高程值hn进而求出当前历 元i与上一历元i_l的高程差Δhi=hi_hi-ι<?= 1，2,3,......。
[0010] 步骤2,利用上一历元i-Ι获得的高程值及所述步骤1测得的当前历元i和上一 历元i-Ι的高程差Alu，采用递推法求当前历元i的高程值的预估计值ξ，递推公式如下：
[0011]
[0012] 步骤3,将步骤2得到的高程值的预估计值I；和直接测量得到的高程值lu进行数据 融合，得到当前历元i的高程值ζB
[0013] 循环执行步骤1~步骤3,得到每一历元的高程值。
[0014] 进一步地，所述步骤1根据相对气压值计算高程差的公式为：
[0015]
[0016] 其中，为历元i-Ι和历元i测得的温度值的平均值；为历元i-1 和历元i测得的气压值的比值，即气压相对值。温度单位为K，高程差单位为m。
[0017] 进一步地，所述直接测量得到的高程值hi是由安装在用户终端的导航芯片通过三 维位置坐标解算得到的高程值;或者是根据气压、温度与高程的对应关系得到的高程值;或 者是由安装在用户终端的测高计测量的高程值。
[0018] 进一步地，所述步骤3采用广义数据融合法进行数据融合。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0020] (1)本发明根据气压、温度与高程之间的对应关系，计算得到用户终端所在位置的 高程值，然后计算相邻两个历元的高程差，并在前一历元获得的高程的基础上递推，将递推 获得的预估计值与直接测量得到的高程值(不是采用本发明所述的方法递推得到的）进行 融合，得到最终的高程值。虽然单点单历元的测量值的精度不高，但相邻两个历元测量数值 间的相似性极好，因此，相邻两个历元的高程差的精度会很高，根据递推法最后得到的高程 的精度也很高。本发明所述方法省去了现有方法中基准点的选择与测量步骤，既简化了测 量方法，又提高了测量精度，此方法的高程测量分辨率能达到0.2m，精度优于lm。
[0021] (2)本发明所述方法可应用于导航定位、高程测量领域，尤其适合用于室内楼层分 辩、车辆绕立交桥行驶、室外登山测高以及地下作业场合中。
【附图说明】
[0022] 图1为基于相对气压的高程测量方法的流程图；
[0023] 图2为应用本发明所述方法与GPS方法进行室内楼层高程测量的结果对比。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和