[发明专利]一种高精度与高稳定性的气压测高系统

说明书

本发明涉及数据处理领域，提供一种高精度与高稳定性的气压测高系统，设计了一套气压测高系统并对其进行了实验验证与性能分析。该系统主要由自研功能主控板、MEMS谐振式压力传感器、上位机软件构成。主控板采用密集型四层制版，完成数据采集、处理、收发功能。压力传感器输出频率与温度数据，由主控模块进行精确采集、温度补偿得到气压数据。通过差分气压测高将气压数据转化为高度数据，以无线或有线方式发送至显示模块进行解析、显示与储存，满足了无人机在精准作业时对高度信息的高精度与稳定性需求。

技术领域

本发明涉及无人机检测技术领域，具体涉及一种高精度与高稳定性的气压测高系统。

背景技术

近些年无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)在航空、摄影、救援、安防等领域取得了广泛的应用，其功能需求与应用场景亦愈发复杂，对高度信息的可靠性需求不断增加。无人机高度信息的重要来源之一为压力传感器，因大气压强与高度呈一定规律变化，因此根据气压与高度的关系，测量大气压值便可以间接计算出高度。目前使用较多的压力传感器为压阻近些年无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)在航空、摄影、救援、安防等领域取得了广泛的应用，其功能需求与应用场景亦愈发复杂，对高度信息的可靠性需求不断增加。无人机高度信息的重要来源之一为压力传感器，因大气压强与高度呈一定规律变化，因此根据气压与高度的关系，测量大气压值便可以间接计算出高度。目前使用较多的压力传感器为压阻式、电容式与谐振式压力传感器，其中谐振式压力传感器通过检测物体的固有频率间接测量压力，输出为谐振器的频率信号，相对于电压信号具有信号处理方便，抗噪声能力强等优点，精度和稳定性一般优于压阻式压力传感器和电容式压力传感器。并且随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)发展，MEMS谐振式压力传感器具备体积微小、性能稳定、制作成本低、容易进行芯片集成等特点。

针对无人机对高度信息高精度与高稳定性的需求，本申请使用MEMS谐振式压力传感器设计了一套气压测高系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种高精度与高稳定性的气压测高系统，系统分别对传感器频率信号与温度信号设计了高精度采集模块集成于主控系统中，加入温度补偿校准气压数值。依据气压测高原理，以差分测高的方式消除周围环境对高度转换的影响，得到准确的高度信息。完成集数据采集、处理、收发于一体的功能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高精度与高稳定性的气压测高系统，包括有传感器模块、主控模块和显示模块，

传感器模块用于获取无人机在待测点时的模拟参数，模拟参数为传感器模块在待测点时的频率变化值和电压输出值，通过频率变化值确定初步气压值，通过电压输出值确定初步温度值；

主控模块用于将模拟参数进行处理，通过温度补偿后得到标准气压值，结合已测定参考点的气压值和温度值关系序列，计算得到待测点的高度；

主控模块通过无线通信将待测点高度发送至显示模块。

优选的，传感器模块为硅谐振式压力传感器，硅谐振式压力传感器的输出端分别与主控模块上的频率采集模块和电压采集模块连接。

优选的，所述频率采集模块和电压采集模块的输出端分别与主控模块上的数据处理模块连接，通过数据处理模块对转化后的模拟参数进行处理，数据处理模块内预存有已测定参考点的气压值和温度值。

优选的，所述待测点高度h的计算公式为，