《電子技術(shù)應(yīng)用》
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數(shù)字壓力傳感器在GPS導(dǎo)航器中的應(yīng)用

2018-07-25

  工業(yè)革命連接了世界各個板塊的人們的同時,也發(fā)明和創(chuàng)造了許多新型機(jī)器和設(shè)備,方便人們的生活和工作,汽車就是工業(yè)革命的產(chǎn)物,近年來隨著中國汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,私家車的不斷普及,車載導(dǎo)航行業(yè)也隨之快速成長。中國的車載導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)起步于 2002 年,車載導(dǎo)航技術(shù)經(jīng)過十多年的市場培育,GPS全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用也漸趨成熟,并正在滲入到現(xiàn)實(shí)生活中的各個行業(yè)。而汽車行業(yè)近年來已經(jīng)成為了我國的支柱行業(yè),汽車已成為人們出行的主要工具,日益發(fā)揮著重要的作用。將GPS充分的應(yīng)用到汽車行業(yè)中來,不僅是進(jìn)一步發(fā)展汽車行業(yè)的需要,更是解決目前交通問題的一大重要措施。

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  GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System - GPS)是現(xiàn)代社會發(fā)展的一種最新的衛(wèi)星定位系統(tǒng),它主要是通過地面GPS接收機(jī)進(jìn)行對地球上空分布的24個衛(wèi)星信號的接受,從而實(shí)現(xiàn)獲得實(shí)時、可靠、有效的三維位置和時間等需要的信息。

  GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù),采用空間距離后方交會的方法,確定待測點(diǎn)的位置。如圖所示,假設(shè)t時刻在地面待測點(diǎn)上安置GPS接收機(jī),可以測定GPS信號到達(dá)接收機(jī)的時間△t,再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式)。

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  GPS導(dǎo)航應(yīng)用中的盲區(qū)補(bǔ)償主要就是在GPS模塊系統(tǒng)信號不好的時候?yàn)橄到y(tǒng)提供如下參考信息作為補(bǔ)償:方向、(到達(dá)興趣點(diǎn)的)距離、高度。在使用了盲區(qū)補(bǔ)償傳感器的GPS導(dǎo)航系統(tǒng),如果沒有丟失GPS信號,可以使用GPS衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航,如果丟失了GPS信號,則使用輔助傳感器進(jìn)行補(bǔ)償,推算出行進(jìn)的距離及方向。因?yàn)樾枰谀康牡刂g標(biāo)記出路線圖,因此在只有GPS模塊系統(tǒng)中,當(dāng)沒有衛(wèi)星信號時,就需要輔助傳感器推算標(biāo)記路線。在享受GPS導(dǎo)航帶來的便利同時,經(jīng)常會聽到有人抱怨在立交橋和高架路上行駛時,GPS經(jīng)常會發(fā)出錯誤的導(dǎo)航指令。比如在橋上正常行駛的時候,GPS突然叫你右轉(zhuǎn),可是橋上根本沒有右轉(zhuǎn)的出口,這就是因?yàn)镚PS接收機(jī)沒有準(zhǔn)確判斷出車輛實(shí)際是在橋上還是橋下,從而發(fā)出了錯誤的指令。

  現(xiàn)在的GPS接收機(jī)計算出來的海拔高度值誤差基本在幾十米左右,有些GPS接收機(jī)甚至都沒有顯示海拔高度值。鑒于GPS接收器在戶內(nèi)戶外測量高度都不夠精確,在智能手機(jī)內(nèi)集成壓力傳感器利用氣壓和海拔高度之間的對應(yīng)關(guān)系計算出GPS接收機(jī)的實(shí)際海拔高度。壓力傳感器和GPS接收器獲得精確的高度信息。目前市面上的GPS接收機(jī)上很少裝有壓力傳感器,其實(shí)高精度的壓力傳感器在GPS接收機(jī)上也可以有著廣泛的應(yīng)用。

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  目前市面上的GPS接收機(jī)上很少裝有壓力傳感器,其實(shí)高精度的壓力傳感器在GPS接收機(jī)上也可以有著廣泛的應(yīng)用。工釆網(wǎng)提供的高分辨率數(shù)字壓力傳感器MS5607-02BA03,傳感器具有體積小,精度高,響應(yīng)快,不受溫度變化影響等優(yōu)點(diǎn)。一般人們都認(rèn)為壓力傳感器只能用來測量氣體的壓強(qiáng)大小,其實(shí)它還可以利用氣壓和海拔高度的對應(yīng)關(guān)系用來測量當(dāng)前的海拔高度。該傳感器與以往的MS5534/5540//5561相比壓力的分辨率由0.1mbar(1米)提升到了0.024mbar(20cm),溫度分辨率由0.01°C提高到了0.002°C,轉(zhuǎn)換時間由之前的35ms提高到了1ms。同時測量范圍由10-1100mbar擴(kuò)大到了10-1200mbar。精度并沒有提高,仍舊是+/-1.5mbar。功耗由以前的4μA降低到了1μA。不管是MS5534/5540還是MS5561,他們的16位信號均是采用的三線SPI傳輸。而MS5607的24位數(shù)據(jù)可以選擇SPI或者I2C的方式進(jìn)行信號傳輸。移動式高度計,氣壓計,氣象監(jiān)測系統(tǒng),多功能探險手表,GPS導(dǎo)航器。

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  MS5805-02BA同樣可以用于這種情況下,數(shù)字壓力和高度傳感器模塊MS5805-02BA是新一代的高分辨率高度計傳感器從瑞士MEAS I2C總線接口。它是優(yōu)化與海拔高度計和可變電感器精度20mm。傳感器模塊包括一個高靈敏度壓力傳感器和一個超低功耗24位ΔΣADC內(nèi)部工廠校準(zhǔn)系數(shù)。它提供了一個精確的24位數(shù)字和不同操作壓力和溫度值模式,允許用戶為轉(zhuǎn)換速度和優(yōu)化功耗。高分辨率輸出允許溫度高度計/溫度計功能的實(shí)現(xiàn)任何額外的傳感器。MS5805-02BA也可以交互幾乎任何單片機(jī)。通信協(xié)議簡單,不需要編程的內(nèi)部寄存器設(shè)備。這個新的傳感器模塊生成基于領(lǐng)先MEMS技術(shù)和最新的受益量瑞士證明了在高容量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)高度計的模塊,已廣泛用于十多年。該傳感器具備非常低磁滯和高穩(wěn)定的壓力和溫度信號。這款壓力傳感器可以廣泛應(yīng)用在手持高度計和氣壓計,自行車碼表,探險或多功能手表,氣壓表,數(shù)據(jù)記錄儀上。


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