高精度數(shù)字氣壓傳感器在GPS產(chǎn)品中的應(yīng)用

目前的高精度氣壓傳感器一般是利用MEMS技術(shù)在單晶硅片上加工出真空腔體和惠斯登電橋，惠斯登電橋橋臂兩端的輸出電壓與施加的壓力成正比，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)后具有體積小，精度高，響應(yīng)速度快，不受溫度變化影響的特點(diǎn)。輸出方式一般為模擬電壓輸出和數(shù)字信號(hào)輸出兩種，其中數(shù)字信號(hào)輸出方式由于和單片機(jī)連接方便，是現(xiàn)在市場(chǎng)上的主流。

　　氣壓傳感器主要用來(lái)測(cè)量氣體的壓強(qiáng)大小，其中一個(gè)大氣壓量程的氣壓傳感器通常用來(lái)測(cè)量天氣的變化和利用氣壓和海拔高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系用于海拔高度的測(cè)量。

　　雖然目前的GPS接收機(jī)上很少見(jiàn)到氣壓傳感器的身影，但其實(shí)高精度氣壓傳感器GPS接收機(jī)上可以有很廣泛的應(yīng)用。

　　海拔高度測(cè)量

　　目前由于技術(shù)和其它方面因素的限制，通過(guò)GPS接收機(jī)計(jì)算出來(lái)的海拔高度值誤差都在幾十米左右，以至于一般的GPS接收機(jī)都不顯示海拔高度數(shù)據(jù)。如果想比較精確地測(cè)量海拔高度值，就需要采用其它方式來(lái)測(cè)量。其中一種方式就是在GPS接收機(jī)中增加一個(gè)氣壓傳感器，利用氣壓和海拔高度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出GPS接收機(jī)的實(shí)際海拔高度。

　　目前的兩個(gè)應(yīng)用方向：

　　1.手持GPS接收機(jī)

　　手持GPS接收機(jī)的用戶一般都是些喜歡旅游、登山、野外探險(xiǎn)的年輕人。他們需要了解的是經(jīng)緯度、方向和高度等數(shù)據(jù)，當(dāng)在樹(shù)林里或者懸崖下時(shí)有可能會(huì)接收不到GPS衛(wèi)星信號(hào)，所以有些型號(hào)的手持GPS接收機(jī)就附加有電子羅盤和氣壓高度計(jì)，如GARMIN VISTA、麥哲倫探險(xiǎn)家600等。由于之前高精度的磁阻傳感器和氣壓傳感器成本比較高，導(dǎo)致手持GPS接收機(jī)的成本也降不下來(lái)，限制了市場(chǎng)的規(guī)?！，F(xiàn)在隨著低成本高精度氣壓傳感器的出現(xiàn)，這部分市場(chǎng)相信會(huì)有比較大的增長(zhǎng)。

　　2.車載GPS接收機(jī)

　　現(xiàn)在隨著價(jià)格的不斷降低，越來(lái)越多的人購(gòu)買了車載GPS接收機(jī)，在享受GPS導(dǎo)航帶來(lái)的便利同時(shí)，經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到有人抱怨在立交橋和高架路上行駛時(shí)，GPS經(jīng)常會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤的導(dǎo)航指令。比如在橋上正常行駛的時(shí)候，GPS突然叫你右轉(zhuǎn)，可是橋上根本沒(méi)有右轉(zhuǎn)的出口，這就是因?yàn)镚PS接收機(jī)沒(méi)有準(zhǔn)確判斷出車輛實(shí)際是在橋上還是橋下，從而發(fā)出了錯(cuò)誤的指令。前面提到GPS接收機(jī)通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算出來(lái)的高度數(shù)據(jù)誤差一般有幾十米，而一般立交橋和高架路的上下兩層高度差通常也就在幾米到十米的范圍，所以在導(dǎo)航地圖上就不考慮高度數(shù)據(jù)，直接把三維的立交橋當(dāng)成二維的交叉路口來(lái)處理，再加上GPS接收機(jī)的水平定位誤差就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)橋上橋下判斷錯(cuò)誤的現(xiàn)象。錯(cuò)誤的導(dǎo)航指令不僅會(huì)給客戶帶來(lái)不便，如果客戶完全按照導(dǎo)航指令來(lái)操作甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)，但是這個(gè)問(wèn)題之前一直沒(méi)有得到很好的解決。
如果我們?cè)谲囕dGPS接收機(jī)里增加一個(gè)高精度的氣壓傳感器來(lái)輔助測(cè)量高度數(shù)據(jù)，就可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在高精度的氣壓傳感器用來(lái)測(cè)量高度可以做到1米的分辨率，用來(lái)判斷橋上、橋下的高度差是完全可以勝任的。當(dāng)然要解決這個(gè)問(wèn)題，還需要GPS地圖商的配合，測(cè)量立交橋和高架路的平面和高度的三維數(shù)據(jù)，做出立交橋和高架路的三維模型，使導(dǎo)航軟件能夠利用氣壓高度計(jì)測(cè)量的高度數(shù)據(jù)指引司機(jī)在立交橋和高架路上正確行駛。

　　GPS接收機(jī)上增加一個(gè)高精度氣壓傳感器的成本約為2個(gè)多美元，這個(gè)成本和帶來(lái)的收益相比較還是值得付出的，相信用不了多長(zhǎng)時(shí)間，高精度氣壓傳感器就會(huì)成為GPS接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，誰(shuí)率先啟動(dòng)，誰(shuí)就可以搶先占領(lǐng)市場(chǎng)。

　　便攜式氣象站

　　在GPS接收機(jī)中增加一個(gè)高精度氣壓傳感器，一個(gè)濕度傳感器，一個(gè)溫度傳感器，GPS接收機(jī)就變成了一個(gè)便攜式氣象站，既可以做成手持式，也可以做成車載式?？梢詼y(cè)量空氣溫度、空氣濕度、大氣壓力、海拔高度，并根據(jù)大氣壓力的變化預(yù)測(cè)出未來(lái)12小時(shí)晴/陰/雨的變化。

　　目前專門的家用氣象站專門出口歐美等國(guó)外市場(chǎng)，每個(gè)月出口量都在100萬(wàn)臺(tái)以上。相比專門的家用氣象站，具有便攜式氣象站功能的GPS接收機(jī)有以下三個(gè)優(yōu)勢(shì)：

　　1.成本優(yōu)勢(shì)

　　硬件部分只增加三個(gè)傳感器，用最好的傳感器成本不過(guò)6~7美元，其他如電源、MCU、顯示、外殼等都是原本就有的，不需要另外增加成本。
2.性能優(yōu)勢(shì)

　　GPS接收機(jī)使用的電池一般為鋰電池，工作時(shí)間更長(zhǎng)；MCU性能更強(qiáng)大，可以支持多媒體功能；存儲(chǔ)空間更大，可以存儲(chǔ)幾年的天氣變化的歷史數(shù)據(jù)；顯示屏為高分辨率LCD顯示屏，顯示效果更細(xì)膩美觀。

　　3.定位更準(zhǔn)確

　　手持GPS接收機(jī)面向喜愛(ài)戶外運(yùn)動(dòng)的人士，車載GPS接收機(jī)面向擁有汽車的家庭用戶，正好和家用氣象站的客戶群體相吻合。

　　雖然目前還沒(méi)有哪個(gè)型號(hào)的GPS接收機(jī)實(shí)際增加便攜式氣象站的功能，但是有以上三個(gè)優(yōu)勢(shì)，相信會(huì)有企業(yè)看好這個(gè)前景，搶先推出產(chǎn)品，占領(lǐng)市場(chǎng)。

　　以上是針對(duì)高精度氣壓傳感器在GPS產(chǎn)品中的應(yīng)用所做的一個(gè)簡(jiǎn)單介紹，希望能夠?qū)鉀QGPS在立交橋和高架路上的精確導(dǎo)航問(wèn)題起到一些幫助，并擴(kuò)展GPS接收機(jī)的使用功能，提升產(chǎn)品附加值來(lái)幫助企業(yè)拓展國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，而不僅僅靠低價(jià)格來(lái)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。