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高精度数字气压传感器在GPS产品中的应用 |
| 目前的高精度气压传感器一般是利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。输出方式一般为模拟电压输出和数字信号输出两种，其中数字信号输出方式由于和单片机连接方便，是现在市场上的主流。 气压传感器主要用来测量气体的压强大小，其中一个大气压量程的气压传感器通常用来测量天气的变化和利用气压和海拔高度的对应关系用于海拔高度的测量。 虽然目前的GPS接收机上很少见到气压传感器的身影，但其实高精度气压传感器GPS接收机上可以有很广泛的应用。 海拔高度测量 目前由于技术和其它方面因素的限制，通过GPS接收机计算出来的海拔高度值误差都在几十米左右，以至于一般的GPS接收机都不显示海拔高度数据。如果想比较精确地测量海拔高度值，就需要采用其它方式来测量。其中一种方式就是在GPS接收机中增加一个气压传感器，利用气压和海拔高度之间的对应关系计算出GPS接收机的实际海拔高度。 目前的两个应用方向： 1.手持GPS接收机 手持GPS接收机的用户一般都是些喜欢旅游、登山、野外探险的年轻人。他们需要了解的是经纬度、方向和高度等数据，当在树林里或者悬崖下时有可能会接收不到GPS卫星信号，所以有些型号的手持GPS接收机就附加有电子罗盘和气压高度计，如GARMIN VISTA、麦哲伦探险家600等。由于之前高精度的磁阻传感器和气压传感器成本比较高，导致手持GPS接收机的成本也降不下来，限制了市场的规模。现在随着低成本高精度气压传感器的出现，这部分市场相信会有比较大的增长。 2.车载GPS接收机 现在随着价格的不断降低，越来越多的人购买了车载GPS接收机，在享受GPS导航带来的便利同时，经常会听到有人抱怨在立交桥和高架路上行驶时，GPS经常会发出错误的导航指令。比如在桥上正常行驶的时候，GPS突然叫你右转，可是桥上根本没有右转的出口，这就是因为GPS接收机没有准确判断出车辆实际是在桥上还是桥下，从而发出了错误的指令。前面提到GPS接收机通过卫星信号计算出来的高度数据误差一般有几十米，而一般立交桥和高架路的上下两层高度差通常也就在几米到十米的范围，所以在导航地图上就不考虑高度数据，直接把三维的立交桥当成二维的交叉路口来处理，再加上GPS接收机的水平定位误差就会经常出现桥上桥下判断错误的现象。错误的导航指令不仅会给客户带来不便，如果客户完全按照导航指令来操作甚至会发生危险，但是这个问题之前一直没有得到很好的解决。 如果我们在车载GPS接收机里增加一个高精度的气压传感器来辅助测量高度数据，就可以很好地解决这个问题。现在高精度的气压传感器用来测量高度可以做到1米的分辨率，用来判断桥上、桥下的高度差是完全可以胜任的。当然要解决这个问题，还需要GPS地图商的配合，测量立交桥和高架路的平面和高度的三维数据，做出立交桥和高架路的三维模型，使导航软件能够利用气压高度计测量的高度数据指引司机在立交桥和高架路上正确行驶。 GPS接收机上增加一个高精度气压传感器的成本约为2个多美元，这个成本和带来的收益相比较还是值得付出的，相信用不了多长时间，高精度气压传感器就会成为GPS接收机的标准配置，谁率先启动，谁就可以抢先占领市场。 便携式气象站 在GPS接收机中增加一个高精度气压传感器，一个湿度传感器，一个温度传感器，GPS接收机就变成了一个便携式气象站，既可以做成手持式，也可以做成车载式。可以测量空气温度、空气湿度、大气压力、海拔高度，并根据大气压力的变化预测出未来12小时晴/阴/雨的变化。 目前专门的家用气象站专门出口欧美等国外市场，每个月出口量都在100万台以上。相比专门的家用气象站，具有便携式气象站功能的GPS接收机有以下三个优势： 1.成本优势 硬件部分只增加三个传感器，用最好的传感器成本不过6～7美元，其他如电源、MCU、显示、外壳等都是原本就有的，不需要另外增加成本。 2.性能优势 GPS接收机使用的电池一般为锂电池，工作时间更长；MCU性能更强大，可以支持多媒体功能；存储空间更大，可以存储几年的天气变化的历史数据；显示屏为高分辨率LCD显示屏，显示效果更细腻美观。 3.定位更准确 手持GPS接收机面向喜爱户外运动的人士，车载GPS接收机面向拥有汽车的家庭用户，正好和家用气象站的客户群体相吻合。 虽然目前还没有哪个型号的GPS接收机实际增加便携式气象站的功能，但是有以上三个优势，相信会有企业看好这个前景，抢先推出产品，占领市场。 以上是针对高精度气压传感器在GPS产品中的应用所做的一个简单介绍，希望能够对解决GPS在立交桥和高架路上的精确导航问题起到一些帮助，并扩展GPS接收机的使用功能，提升产品附加值来帮助企业拓展国内外市场，而不仅仅靠低价格来参与国际竞争。 |