专利名称：坡度测量系统和路段信息测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地理信息技术领域，尤其涉及一种坡度测量系统和路 段信息测量装置。
背景技术：
为了给用户提供准确的路径引导，现有的导航系统一般都具备"坡度 导航"功能。坡度导航是指导航系统做出的路径规划中包括斜坡路段提示 信息。比如，车辆行驶到靠近斜坡路段位置时，导航系统会向用户发出"前
方100米上坡道"的斜坡路段提示信息，以免用户驶入与斜坡路段相交的
其他路段。
实现"坡度导航"的前提是导航电子数据中存储有路段的坡度信息。 现有的坡度测量系统主要包括车载全球定位系统(Global Positioning System, GPS)和坡度测量装置。
车载GPS，用于测量路段不同位置处的位置坐标和高程，高程是指某 点沿铅垂线方向到基准面的距离；
坡度测量装置，先根据车载GPS在路段的坡底和坡顶处测得的位置坐 标和高程，分别计算出路段坡底到坡顶的水平距离d和垂直距离h，再将水 平距离d和垂直距离h代入坡度计算公式grad二h/d,得到路段的坡度值grad。
在对由车载GPS和坡度测量装置构成的坡度测量系统进行研究和实践 过程中，发明人发现首先车载GPS在测量高程时会产生很大的误差(一 般为十几米到几十米)，其次，由于坡底和坡顶高程误差不同步，因此，将 坡底和坡顶的高程求差后二者的误差无法抵消，从而使坡底到坡顶的垂直 距离h存在较大误差，最终导致路段坡度值出现误差。
实用新型内容
本实用新型实施例要解决的 一个技术问题是提供一种快速、准确测量 坡度值的坡度测量系统。为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的 本实用新型提供了一种坡度测量系统，所述系统包括路段信息测量
装置和坡度计算装置；
所述路段信息测量装置包括GPS�？椋刂颇？椋辜疲� 所述坡度计算装置包括路段信息读取�？椋骄嗬爰扑隳？椋�
直距离计算�？椋露戎导扑隳？椋�
在测量路段信息时，所述控制模块接收所述GPS�？楹退銎辜葡�
同时刻在同一路段相同位置处测量的位置坐标和气压值，并将所述位置坐
标和气压值对应組合后保存，所述位置坐标至少包括水平位置坐标；
在计算路段坡度值时，所述路段信息读取�？椋铀雎范涡畔⒉饬�
装置测量的路段信息中读取同一路段两个不同位置处的水平位置坐标和气
压值；
所述水平距离计算�？椋隽礁鑫恢么Φ乃轿恢米甏肓降� 间距离计算公式，得到这两个位置之间的水平距离；
所述垂直距离计算�？椋隽礁鑫恢么Φ钠怪捣直鸫肫垢� 程计算公式，得到这两个位置处的高程，将这两个高程求差，得到这两个 位置之间的垂直距离；
所述坡度值计算�？椋盟龃怪本嗬爰扑隳？榧扑愠龅拇怪本嗬氤� 以所述水平距离计算�？榧扑愠龅乃骄嗬耄玫剿雎范蔚钠露戎�。
上述技术方案具有如下有益效果
本实用新型实施例提供的坡度测量系统中，使用气压计测量路段不同 位置处的气压值，当气压计的精度在O到1百帕(hPa)之间时，垂直距离 计算�？楦萜辜撇獾玫钠怪导扑愕母叱涛蟛畈换岢�2.5米，因此， 将同一路段两个不同位置处的高程求差后，将消除大部分误差，从而保证 这两个位置垂直距离的测量误差大大减小。综上所述，与现有技术相比， 采用本实用新型实施例提供的坡度测量系统能够实现快速、准确地测量到
路段的坡度值。
本实用新型实施例要解决的另 一个技术问题是提供一种路段信息测量装置，能够为坡度计算提供更可靠的参数。
本实用新型提供了一种路段信息测量装置，所述装置包括GPS模块， 控制�？椋辜疲�
在测量路段信息时，所述控制�？榻邮账鯣PS�？楹退銎辜葡� 同时刻在同一路_歐相同位置处测量的位置坐标和气压值，并将所述位置坐 标和气压值对应组合后保存，所述位置坐标至少包括水平位置坐标。
上述技术方案具有如下有益效果
本实用新型实施例提供的路段信息测量装置中，使用气压计测量路段 不同位置处的气压值，由于使用气压计测得的气压值计算出的高程误差不 会超过2.5米，并且，将同一路段两个不同位置处的高程求差后基本可以将 误差抵消，从而保证了利用高程差计算得到的路段坡度值的准确性。综上 所述，本实用新型实施例提供的路段信息测量装置能够为坡度计算提供更 可靠的参数。
图1所示为本实用新型实施例提供的;皮度测量系统组成示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以 下参照附图对本实用新型实施例提供的技术方案进行详细说明。
请参见图1，为本实用新型实施例提供的坡度测量系统，该系统包括 路段信息测量装置101和坡度计算装置102。在实际应用中，路段信息测量 装置101和坡度计算装置102可以集成在同一个功能实体设备内，也可以 是两个相互独立的功能实体设备。
如图1所示，路段信息测量装置101包括GPS�？�1011， 控制�？�1012，气压计1013。
在测量路段信息时，控制�？�1012接收GPS�？�1011和气压计1013 同一时刻在同一路段相同位置处测量的位置坐标和气压值，并将所述位置 坐标和气压值对应组合后保存，所述位置坐标至少包括水平位置坐标。
其中，GPS�？�1011通常包括GPS定位板和GPS天线，卫星信号通过GPS天线传输至GPS定位板，GPS定位板，根据所述卫星信号，得到 路段的位置坐标，并将该位置坐标发送至控制�？�1012;
气压计1013,可以是精度在0 lhPa之间的任意一种气压计，优选精度 为0.4hPa的气压计。
为了保证控制�？�1012能够接收到GPS模块1011和气压计1013同一 时刻在同一路段相同位置处测量的位置坐标和气压值，按照气压计类型的 不同，^各段信息测量装置101可以采用如下几种工作方式
第一种、气压计1013是数字型气压计，则路段信息测量装置101的工 作方式如下
在测量路段信息时，控制�？�1012,发送定位数据输出指令至GPS模 块1011;
GPS�？閘Oll，接收到所述定位数据输出指令后，按照预置的时间间 隔输出路段不同位置处的位置坐标至控制�？�1012;
控制�？�1012，接收到GPS�？�1011发送的位置坐标后，发送气压 输出指令至气压计1013;
气压计1013，接收到所述气压输出指令后，测量气压值，并发送气压 值至控制�？�1012;
控制�？�1012，将GPS�？�1011和气压计1013将上述位置坐标和气 压值对应组合后保存。
第一种方式中，虽然控制�？�1012先向GPS1011发送指令，并在接收 到GPS�？�1011发送的位置坐标后，才向气压计1013发送指令，触发气 压计1013测量气压值，但是由于气压计1013返回气压值的速度非�？�(最 慢的气压计也可以按照毫秒级的速度向返回气压值)，因此，可以认为控制 �？�1012收到的位置坐标和气压值是GPS�？�1011和气压计1013同一时 刻在同 一路段同 一位置处测量得到的。
第二种、气压计1013是模拟型气压计，路段信息测量装置101中进一 步包括模数转换�？椋耸保范涡畔⒉饬孔爸�101的工作方式如下 (1 )在测量路段信息时，GPS�？�1011按照预置的相同的时间间隔，向控制模块1012发送位置坐标，气压计1013按照与GPS模块1011相同的 时间间隔发送气压值至模数转换�？椋缓螅赡Ｊ荒？榻晃� 字量的气压值发送至控制�？�1012,控制�？�1012将所述位置坐标和气压 值对应组合后^f呆存。
(2)在测量路段信息时，控制�？�1012，发送定位数据输出指令至 GPS�？�1011;
GPS�？閘Oll，接收到所述定位数据输出指令后，按照预置的时间间 隔输出路段不同位置处的位置坐标至控制�？�1012;
气压计1013，在控制�？�1012向GPS1011发送定位数据输出指令后， 按照与GPS�？�1011相同的时间间隔，通过模数转换�？橄蚩刂颇？�1012 发送气压值。
进一步，为了减小路段信息测量装置101的体积，使其更便于携带， 上述路段信息测量装置101中并没有集成电源模块，此时，需要采用外接 电源设备为路段信息测量装置101供电。另外，也可以在路段信息测量装 置101中集成电源�？椋筛玫缭茨？橹苯酉蚵范涡畔⒉饬孔爸�101中的 各个功能�？楣┑纾⒉挥跋旄米爸玫氖迪�。
以上为本实用新型实施例提供的路段信息测量装置，该装置中使用气 压计测量路段不同位置处的气压值，由于使用气压计测得的气压值计算出 的高程误差不会超过2.5米，并且，将同一路段两个不同位置处的高程求差 后基本可以将误差抵消，从而保证了利用高程差计算得到的路段坡度值的 准确性。
如图1所示，i皮度计算装置102包括路段信息读取;f莫块1021，水平 距离计算�？�1022，垂直距离计算模块1023，坡度值计算�？�1024。
在计算某路段的坡度值时，路段信息读取�？�1021，从路段信息测量 装置101测得的路段信息中读取该路段上两个不同位置处的水平位置坐标 和气压值；
为更准确地计算出路段的坡度值，应该读取路段上相距较远的两个位 置处的水平位置坐标和气压值，优选读取路段坡底和坡顶处的水平位置坐标和气压值。
在实际应用中，路段信息读取�？�1021可以直接从控制�？�1012保 存的路段信息中读取需要的数据。另外，坡度计算装置102可以进一步包 括一个路段信息存储模块，在计算坡度值前，将保存在控制�？�1012中的 路段信息传输到坡度计算装置102中的路段信息存储模块，此时，路段信 息读取�？�1021可以直接从路段信息存储�？橹卸寥⌒枰氖荩庵址� 式可以加快坡度值的计算速度，并且，当路段信息测量装置101和坡度计 算装置102是两个独立的功能实体设备时，这种方式不会限制路段信息测 量装置的使用。
水平距离计算�？�1022，将路段信息读取�？�1021读取出的同一路段 两个不同位置处的水平位置坐标代入两点间距离计算公式，得到这两个位 置之间的水平距离d;
垂直距离计算�？�1023，将路段信息读取�？�1021读取出的同一路段
两个不同位置处的气压值，分别代入气压高程计算公式，得到这两个位置 处的高程，将两个高程求差，得到这两个位置之间的垂直距离A;
坡度值计算�？�1024，用垂直距离计算�？�1023计算出的垂直距离A 除以水平距离计算模块1022计算出的水平距离d ，得到路段的坡度值grad。
本实用新型实施例提供的坡度测量系统中，使用气压计测量路段不同 位置处的气压值，当气压计的精度在O到1百帕(hPa)之间时，垂直距离 计算模块1023根据气压计1013测得的气压值计算的高程误差不会超过2.5 米。因此，将同一路段两个不同位置处的高程求差后，将消除大部分误差，
从而保证这两个位置垂直距离/2的测量误差大大减小。综上所述，与现有技
术相比，釆用本实用新型实施例提供的坡度测量系统能够实现快速、准确 地测量到路段的坡度值。
以下结合实际应用例进一步详细介绍上述系统，假设测量路段L的坡 度值grad,则使用本实用新型实施例提供的坡度测量系统测量坡度值的具 体过程如下
先使用路段信息测量装置101在路段L上进行实地测量，获得路段L上不同位置处的路段信息，该路段信息至少包括水平位置坐标，气压值； 再使用坡度计算装置102根据路段信息测量装置101在路上L上测得
的水平位置坐标和气压值，计算路段L的坡度值grad。其中，坡度计算装
置102的具体工作过程如下
路段信息读取�？�1021，从路段信息测量装置101测得的路段L的路
段信息中，读取路段L坡底s处的水平位置坐标(^， 气压戸，以及，
路段L坡丁贞e处的7JC平位置坐标(xe ， ye )， 气压
水平距离计算�？�1022,将路段L坡底s和坡顶e的水平位置坐标代 入两点间距离计算公式，得到坡底s到坡顶e的水平距离j:
垂直距离计算模块1023,先将路段L坡底s和坡顶e处的气压戸和f 代入气压高程计算公式，得到坡底s和坡顶e处的高程他和7/e,然后，将 高程他和&求差后得到坡底s到坡顶e的垂直距离/r，
<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，rfl=288.15K，表示高程为0时对应的开氏温度；
;。一 =6.5/1000,表示温度梯度；
i =287.052，表示标准大气因子；
g=9.80665，表示重力加速度； 值得注意的是，在实际应用中，以上参数可以按照测量地所处地理位 置进行修正。
坡度值计算�？�1024,用垂直距离计算�？�1023计算出的垂直距离A 除以水平距离计算�？�1022计算出的水平距离,得到路段的坡度值grad。
以上对本实用新型所提供的 一种坡度测量系统和路段信息测量装置进 行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思 想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书 内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1、一种坡度测量系统，其特征在于，所述系统包括路段信息测量装置和坡度计算装置；所述路段信息测量装置包括GPS�？椋刂颇？椋辜疲凰銎露燃扑阕爸冒范涡畔⒍寥∧？椋骄嗬爰扑隳？椋怪本嗬爰扑隳？椋露戎导扑隳？椋辉诓饬柯范涡畔⑹保隹刂颇？榻邮账鯣PS模块和所述气压计相同时刻在同一路段相同位置处测量的位置坐标和气压值，并将所述位置坐标和气压值对应组合后保存，所述位置坐标至少包括水平位置坐标；在计算路段坡度值时，所述路段信息读取模块，从所述路段信息测量装置测量的路段信息中读取同一路段两个不同位置处的水平位置坐标和气压值；所述水平距离计算�？椋隽礁鑫恢么Φ乃轿恢米甏肓降慵渚嗬爰扑愎剑玫秸饬礁鑫恢弥涞乃骄嗬耄凰龃怪本嗬爰扑隳？椋隽礁鑫恢么Φ钠怪捣直鸫肫垢叱碳扑愎剑玫秸饬礁鑫恢么Φ母叱蹋饬礁龈叱糖蟛睿玫秸饬礁鑫恢弥涞拇怪本嗬耄凰銎露戎导扑隳？椋盟龃怪本嗬爰扑隳？榧扑愠龅拇怪本嗬氤运鏊骄嗬爰扑隳？榧扑愠龅乃骄嗬耄玫剿雎范蔚钠露戎怠�
2、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GPS�？榫咛灏� GPS定位板和GPS天线；卫星信号通过所述GPS天线传输至所述GPS定位板； 所述GPS定位板，根据所述卫星信号，得到路段的位置坐标，并将所述 位置坐标传输至所述控制�？�。
3、 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，若所述气压计为模拟气 压计，则所述路段信息测量装置进一步包括模数转换�？椋凰銎辜撇饬康钠怪低ü瞿Ｊ荒？榉⑺椭了隹刂颇？�。
4、 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述坡度计算装置进一 步包括路段信息保存�？椋凰雎范涡畔⒈４婺？椋糜诒４嫠雎范涡畔⒉饬孔爸貌饬康穆范涡盘�.所述路段信息读取�？椋铀雎范涡畔⒋娲⒛？橹卸寥⊥� 一路段两个 不同位置处的水平位置坐标和气压值。
5、 一种路段信息测量装置，其特征在于，所述装置包括GPS�？椋� 制�？椋辜疲辉诓饬柯范涡畔⑹保隹刂颇？榻邮账鯣PS�？楹退銎辜葡嗤� 时刻在同一路段相同位置处测量的位置坐标和气压值，并将所述位置坐标和 气压值对应组合后保存，所述位置坐标至少包括水平位置坐标。
6、 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述GPS模块具体包括GPS 定位板和GPS天线；卫星信号通过所述GPS天线传输至所述GPS定位板； 所述GPS定位板，根据所述卫星信号，得到路段的位置坐标，并将所述 位置坐标传输至所述控制�？�。
7、 如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，若所述气压计为模拟气 压计，则所述路段信息测量装置进一步包括模数转换模块；所述气压计测量的气压值通过所述模数转换�？榉⑺椭了隹刂颇？�。
专利摘要本实用新型提供了一种坡度测量系统和路段信息测量装置。所述坡度测量系统包括路段信息测量装置和坡度计算装置，其中，路段信息测量装置具体包括GPS�？椋刂颇？椋辜疲辉诓饬柯范涡畔⑹保隹刂颇？榻邮账鯣PS�？楹退銎辜葡嗤笨淘谕宦范蜗嗤恢么Σ饬康奈恢米旰推怪担⒔鑫恢米旰推怪刀杂ψ楹虾蟊４妫鑫恢米曛辽侔ㄋ轿恢米辏辉诩扑懵范纹露戎凳保銎露燃扑阕爸酶菟雎范涡畔⒉饬孔爸貌饬康玫降奈恢米旰推怪担扑懵范蔚钠露�。采用本实用新型提供的坡度测量系统能够实现快速、准确地测量路段的坡度值。
文档编号G01S5/02GK201378052SQ20092010532
公开日2010年1月6日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者杨自华, 飞 郭 申请人:高德软件有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
