本发明属于高度测量，特别是涉及一种基于气压数据的高度精确测量装置与方法。该技术主要应用于高空作业、室内外定位等多种高度监测场景。
背景技术：
1、在工程和科学研究中，高度的精确测量是一项基本且重要的需求。传统高度测量技术，如雷达高度计和激光测距仪，虽然提供高精度的测量结果，但这些设备通常受限于体积、成本及使用环境，特别是在复杂环境或小型化设备应用中，这些方法可能不适用或经济性较低。
2、气压高度测量方法通过利用大气压力随高度变化的原理来测量高度，虽然设备简单且成本低廉，但传统的气压高度计在实际应用中常受温度和湿度等环境因素的影响，其精确度和稳定性往往无法满足更高的应用需求。现有的气压高度测量方案通常因大气压力随时间变化而受影响，导致基站气压测量不准确，从而产生较大的高度解算误差。尽管采用双传感器的测高方法可以降低部分误差，但这种方法成本较高，实施难度大。
3、鉴于这些问题，本发明提出了一种利用单一气压传感器进行高度测量的新技术，该技术不仅能够显著提高测量的准确性，而且确保测量精度不受时间变化的影响。这种方法特别适用于需要持续高精度监控高度的应用场景，如高空作业和室内外定位等。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于气压的动态适应测高方法及装置，以实现高精度的气压测高功能。
2、本发明涉及一种利用气压数据实现高度精确测量的装置，该装置结合先进的软件系统硬件系统，旨在各种环境下提供可靠和精确的高度数据。气压数据采集模块包括以下部分：气压传感器：具有大气压检测功能和温度检测功能，用于实时获取大气压和环境温度数据；stm32控制器：用于连接模块各项功能，并进行数据处理和运算；电源单元：为整个设备提供必要的电力支持；显示器：用于实时显示高度和其他相关信息；通信模块：负责将采集到的数据上传至上位机；
3、为了达到以上目的，第一方面，本发明的技术方案提供了一种基于气压的动态适应测高方法，包括如下步骤：
4、(1)基于需求频率采集当前环境的气压，并通过硬件滤波和滑动窗口滤波处理；
5、(2)将滤波后的其他数据放入气压数据队列，通过重叠采样对队列中气压数据进行更新，对更新后的气压数据进行特征提取，计算队列的标准差和斜率，以及气压的平均值；
6、(3)基于标准差和斜率判断当前行为状态，当判断发生垂直运动后，基于运动开始前的稳定气压值和运动后的气压值，进行高度解算。
7、进一步地，所述滑动窗口滤波为把连续的采样数据当做是一个长度不变的队列，队列数据更新时，去除队列头的数据，新数据补充在队列尾。
8、进一步地，所述重叠采样配合滑动窗口技术实现，构建一个长度为气压数据队列一半的临时数组，当该数组装满后，将气压数据队列中前一半的数据去掉，将后一半数据前移，将临时数组内的气压数据插入气压数据队列尾部。
9、进一步地，基于标准差和斜率的绝对值之和与设定活动阈值比较，来判断是站立/水平行走的行为状态还是垂直运动状态。
10、进一步地，设置低活动阈值和高活动阈值，当标准差和斜率的绝对值之和小于低活动阈值认为是站立/水平行走状态，当标准差和斜率的绝对值之和大于高活动阈值，则认为是垂直运动状态；若标准差和斜率的绝对值之和位于低活动阈值和高活动阈值之间，则需要判断前一运动状态是否为垂直运动状态，若是，则认为是处于持续上升/下降，判断为垂直运动状态，若否，则认为是由于外界影响导致的特征和变化，判断为站立/水平行走状态。
11、进一步地，步骤(1)中采集气压数据的同时采集了对应的温度数据，应用以下压高公式计算高度变化：
12、
13、式中rd为干空气气体常数单位j/(kg.k)；t为绝对温度(t＝t+273.15，t的单位为k，t的单位为℃)；g为重力加速度，单位为m/s2；p0为运动前的基准气压；p为运动结束后的气压，单位为hpa。
14、第二方面，本发明还提供了一种基于气压的动态适应测高装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现所述的一种基于气压的动态适应测高方法。
15、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现所述的一种基于气压的动态适应测高方法。
16、第四方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种基于气压的动态适应测高方法。
17、本发明的有益效果：
18、1.提高测量精度和时间稳定性：本发明显著改善了气压测高技术中一个关键问题：随着时间的推移，环境变化导致测量精度下降。通过先进的数据处理算法和环境适应技术，本系统能够有效抵抗环境因素影响，保持长期的测量精度和稳定性。
19、2.成本效率和简化设备需求：通过优化气压传感器的设计和集成高效的信号处理功能，本发明仅用单一气压传感器便实现了与传统多传感器系统相媲美的测量精度。这种设计显著降低了设备成本，并减少了系统的复杂性和维护需求。
20、3.易于部署和操作：本发明设计考虑到用户操作的便捷性，确保设备即使在复杂或极端环境下也能简单部署和使用。这使得系统非常适合于高度监控和在动态条件下的高度测量任务。
1.一种基于气压的动态适应测高方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于气压的动态适应测高方法，其特征在于，所述滑动窗口滤波为把连续的采样数据当做是一个长度不变的队列，队列数据更新时，去除队列头的数据，新数据补充在队列尾。
3.根据权利要求1所述的一种基于气压的动态适应测高方法，其特征在于，所述重叠采样配合滑动窗口技术实现，构建一个长度为气压数据队列一半的临时数组，当该数组装满后，将气压数据队列中前一半的数据去掉，将后一半数据前移，将临时数组内的气压数据插入气压数据队列尾部。
4.根据权利要求1所述的一种基于气压的动态适应测高方法，其特征在于，基于标准差和斜率的绝对值之和与设定活动阈值比较，来判断是站立/水平行走的行为状态还是垂直运动状态。
5.根据权利要求4所述的一种基于气压的动态适应测高方法，其特征在于，设置低活动阈值和高活动阈值，当标准差和斜率的绝对值之和小于低活动阈值认为是站立/水平行走状态，当标准差和斜率的绝对值之和大于高活动阈值，则认为是垂直运动状态；若标准差和斜率的绝对值之和位于低活动阈值和高活动阈值之间，则需要判断前一运动状态是否为垂直运动状态，若是，则认为是处于持续上升/下降，判断为垂直运动状态，若否，则认为是由于外界影响导致的特征和变化，判断为站立/水平行走状态。
6.根据权利要求1所述的一种基于气压的动态适应测高方法，其特征在于，步骤(1)中采集气压数据的同时采集了对应的温度数据，应用以下压高公式计算高度变化：
7.一种基于气压的动态适应测高装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，其特征在于，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如权利要求1-6中任一项所述的一种基于气压的动态适应测高方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的一种基于气压的动态适应测高方法。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的一种基于气压的动态适应测高方法。
