數(shù)字壓力傳感器在GPS導(dǎo)航器中的應(yīng)用

工業(yè)革命連接了世界各個(gè)板塊的人們的同時(shí),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(lái)隨著中國(guó)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(zhǎng)。中國(guó)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(guò)十多年的市場(chǎng)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(gè)行業(yè)。而汽車行業(yè)近年來(lái)已經(jīng)成為了我國(guó)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(lái)，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(wèn)題的一大重要措施。

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

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)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(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測(cè)定GPS信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)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(gè)方程式）。

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(hào)不好的時(shí)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(méi)有丟失GPS信號(hào)，可以使用GPS衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航,如果丟失了GPS信號(hào),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(méi)有衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，就需要輔助傳感器推算標(biāo)記路線。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。

現(xiàn)在的GPS接收機(jī)計(jì)算出來(lái)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(méi)有顯示海拔高度值。鑒于GPS接收器在戶內(nèi)戶外測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)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。

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(lái)測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系用來(lái)測(cè)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(shí)間由之前的35ms提高到了1ms。同時(shí)測(cè)量范圍由10-1100mbar擴(kuò)大到了10-1200mbar。精度并沒(méi)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(hào)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(hào)傳輸。移動(dòng)式高度計(jì)，氣壓計(jì)，氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，多功能探險(xiǎn)手表，GPS導(dǎo)航器。

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(jì)傳感器從瑞士MEAS I2C總線接口。它是優(yōu)化與海拔高度計(jì)和可變電感器精度20mm。傳感器模塊包括一個(gè)高靈敏度壓力傳感器和一個(gè)超低功耗24位ΔΣADC內(nèi)部工廠校準(zhǔn)系數(shù)。它提供了一個(gè)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(jì)/溫度計(jì)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(jiǎn)單,不需要編程的內(nèi)部寄存器設(shè)備。這個(gè)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(jì)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(hào)。這款壓力傳感器可以廣泛應(yīng)用在手持高度計(jì)和氣壓計(jì)，自行車碼表，探險(xiǎn)或多功能手表，氣壓表，數(shù)據(jù)記錄儀上。