天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明包括耦合到處理器的氣壓傳感器，處理器用于記錄壓力隨時(shí)間的改變，該處理器被耦合到提供對(duì)海拔的準(zhǔn)確測(cè)量的GPS設(shè)備，該準(zhǔn)確測(cè)量允許氣壓測(cè)量被歸一化，通常被歸一化到平均海平面。一旦測(cè)量已被歸一化，傳感器的垂直運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)就被有效地移除，并且所得趨勢(shì)顯示隨后可被用于天氣預(yù)測(cè)的絕對(duì)大氣壓。
【專利說明】天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2008年5月22日的題為“天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)200880019080.8(PCT/EP2008/056338)的分案申請(qǐng)。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例涉及天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及依賴于測(cè)量局部氣象大氣數(shù)據(jù)的局部改變的天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及適于實(shí)現(xiàn)這種天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理器單元。
[0003]相關(guān)技術(shù)說明
[0004]現(xiàn)有天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)依賴于測(cè)量大氣壓、溫度、濕度隨時(shí)間推移的改變。通過在長(zhǎng)時(shí)段上監(jiān)視空氣壓力的改變，可使用壓力趨勢(shì)來作出關(guān)于短期天氣模式的預(yù)測(cè)，其中降壓指示不穩(wěn)定的氣流和增加的惡劣天氣機(jī)會(huì)。
[0005]家用氣壓計(jì)可用已有數(shù)百年，而且使預(yù)測(cè)自動(dòng)化的電子氣象臺(tái)最近也已面市。已知基于像溫度、氣壓、和濕度之類的氣象大氣數(shù)據(jù)來自動(dòng)生成氣象預(yù)測(cè)。
[0006]預(yù)測(cè)天氣依賴于往往在多個(gè)小時(shí)中的氣壓趨勢(shì)，這要求傳感器就海拔而言保持相對(duì)靜止，因?yàn)闅鈮菏强諝饷芏群秃０蔚暮瘮?shù)。這些已知技術(shù)的一項(xiàng)缺點(diǎn)在于其要求在長(zhǎng)時(shí)段中位于穩(wěn)定位置，以便跟蹤氣壓趨勢(shì)。
[0007]—些制造商已發(fā)行便攜式單元，并且若干年來氣壓傳感器已可用在具有用于使用它們來預(yù)測(cè)可能的天氣模式的指令的手表、高度計(jì)和其他便攜式器械中。然而，這些器械受到因海拔改變的緣故引起的壓力變動(dòng)的影響，并且不能提供具有可靠性的自動(dòng)預(yù)測(cè)，除非它們是靜止的。
[0008]這些單元缺乏海拔補(bǔ)償并且要求傳感器相對(duì)于水平面處于穩(wěn)定。這妨礙了在正常使用期間使用這些移動(dòng)傳感器進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)。通常，手表例如假設(shè)它們?cè)谝归g靜止則可用于在早晨給出預(yù)測(cè)，但不能用于在行進(jìn)時(shí)預(yù)測(cè)天氣。此外，現(xiàn)有技術(shù)僅能針對(duì)壓力趨勢(shì)進(jìn)行操作，但天氣預(yù)測(cè)還依賴于歸一化到海平面的絕對(duì)壓力的知識(shí)。
[0009]因此需要能在運(yùn)動(dòng)時(shí)生成可靠預(yù)測(cè)的便攜式天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的目標(biāo)就在于提供這樣的系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供以精確和經(jīng)濟(jì)的方式將天氣預(yù)測(cè)與位置信息相組合的便攜式系統(tǒng)。
發(fā)明概要
[0011]根據(jù)本發(fā)明，這些目標(biāo)借助于移動(dòng)天氣監(jiān)視和預(yù)測(cè)系統(tǒng)通過使用由衛(wèi)星無線電定位系統(tǒng)作出的絕對(duì)海拔測(cè)量以補(bǔ)償海拔效應(yīng)來達(dá)成，由此在移動(dòng)環(huán)境中提供對(duì)絕對(duì)大氣壓的經(jīng)校準(zhǔn)測(cè)量。
[0012]附圖簡(jiǎn)述
[0013]本發(fā)明在對(duì)作為示例給出并通過附圖示出的實(shí)施例的描述的幫助下將被更好地理解，附圖中:
[0014]圖1根據(jù)國(guó)際大氣模型示出氣壓對(duì)海拔的依存性的示圖。
[0015]圖2以簡(jiǎn)化示意性方式圖解本發(fā)明的設(shè)備的可能實(shí)現(xiàn)。
[0016]本發(fā)明可能實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0017]根據(jù)圖2，根據(jù)本發(fā)明一方面的便攜式設(shè)備包括衛(wèi)星無線電定位接收機(jī)，其包括天線和RF前端20，天線和RF前端20被安排成接收來自諸如GPS、GL0NASS或Galileo衛(wèi)星等定位衛(wèi)星的星座的無線電定位信號(hào)，并將其調(diào)整為適合GNSS處理器30的形式，例如數(shù)字或模擬格式的載波剝離信號(hào)或低-1F信號(hào)。GNSS處理器30處理無線電定位信號(hào)并如本領(lǐng)域公知地提取包括兩種水平坐標(biāo)一一例如，瑋度和經(jīng)度一一以及海拔數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)35。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一方面，壓力讀出單元40被安排成從氣壓傳感器90—一例如朝局部大氣壓敞開的絕對(duì)壓力電子傳感器--讀取輸入，并作為以像kPa或mbar (毫巴)之類的標(biāo)準(zhǔn)單位計(jì)的數(shù)字壓力值來提供壓力數(shù)據(jù)36。優(yōu)選地，GNSS處理器30和壓力讀出單元40被實(shí)現(xiàn)在包括對(duì)應(yīng)氣壓傳感器90的輸入的單個(gè)電子組件60中，例如單個(gè)集成電路。
[0019]處理器100記錄壓力36隨時(shí)間的改變，并且還被耦合到提供包含海拔信息的位置數(shù)據(jù)35的GNSS處理器30，該海拔信息允許氣壓測(cè)量被歸一化到標(biāo)準(zhǔn)海拔，通常被歸一化到平均海平面。圖1表示可用于此目的的標(biāo)準(zhǔn)氣壓曲線。然而，其他氣壓曲線也是可用的。
[0020]處理器100可以是執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器105中的程序的通用微處理器，該程序包含用于將壓力歸一化到標(biāo)準(zhǔn)海拔、標(biāo)識(shí)氣象壓力趨勢(shì)、并提供天氣預(yù)報(bào)以供在輸出單元120上顯示的軟件模塊。
[0021]從衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲得的海拔數(shù)據(jù)往往包括因無規(guī)律的衛(wèi)星可見性、或多徑等緣故造成的偽象，例如假信號(hào)。雖然這些偽象的振幅可能是顯著的，但其持續(xù)期通常比與天氣預(yù)報(bào)相關(guān)的典型氣象現(xiàn)象的時(shí)間跨度短得多。處理器100隨即被編程為將不需要的偽象在使用它們來歸一化氣壓數(shù)據(jù)36之前濾除，例如通過在合適的時(shí)間區(qū)間上緩沖海拔數(shù)據(jù)并對(duì)其取平均。壓力數(shù)據(jù)36應(yīng)優(yōu)選地在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間區(qū)間上被緩沖和取平均。
[0022]平均海平面處的典型氣壓是1013.25mbar(101.325KPa)，更高的壓力一般與風(fēng)平浪靜的天氣相關(guān)聯(lián)，而顯著更低的壓力與更疾風(fēng)速和多變天氣相關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)有移動(dòng)站不能測(cè)量絕對(duì)氣壓，除非手動(dòng)輸入海拔，但這通常是旅行者未知的。因此，移動(dòng)站指示其位置處的絕對(duì)壓力，但據(jù)此并不能知曉當(dāng)前大氣狀況是“低壓”還是“高壓”系統(tǒng)的一部分。
[0023]海平面的典型大氣壓的范圍在990到1030mbar之間，這等效于約+/-200米的海拔變動(dòng)，因此海拔不定性在測(cè)量中給出了當(dāng)前解決方案并未補(bǔ)償?shù)娘@著誤差。
[0024]此外，壓力和溫度的快速改變往往在暴風(fēng)雨逼近時(shí)發(fā)生，通常為數(shù)mbar的這些短期快速改變等效于數(shù)十米的海拔改變，并且可用于警告劇烈暴風(fēng)雨的即將抵達(dá)，或有其他氣象危險(xiǎn)，例如龍卷風(fēng)。這僅在海拔變動(dòng)的效應(yīng)被補(bǔ)償?shù)那闆r下才有可能，因?yàn)檫@些快速改變相對(duì)于海拔效應(yīng)來說仍是較小的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的變形，處理器100可以是例如TOA、移動(dòng)電話、或便攜式計(jì)算機(jī)等主系統(tǒng)的能訪問GPS和天氣單元200的處理器。訪問可通過物理或電連接來實(shí)現(xiàn)，或者通過一些合適的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)，例如通過藍(lán)牙鏈路。存儲(chǔ)器105還可包含用于顯示用戶的GPS位置、輔助導(dǎo)航等其他軟件模塊。
[0026]根據(jù)另一種變形，壓力讀出單元40可接管一些計(jì)算，由此緩解處理器100的負(fù)擔(dān)。例如，海拔取平均和壓力歸一化可在壓力讀出單元中執(zhí)行，壓力讀出單元可提供已被歸一化到標(biāo)準(zhǔn)海拔的壓力數(shù)據(jù)36。
[0027]一旦測(cè)量已被歸一化，傳感器的垂直運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)就被有效地移除，并且所得趨勢(shì)顯示隨后可被用于天氣預(yù)測(cè)的絕對(duì)大氣壓。
[0028]平均測(cè)量被緩沖在存儲(chǔ)器中并被周期性地存儲(chǔ)，其中周期可以是固定的或可變的，并且還可加上時(shí)戳以允許校正缺漏測(cè)量。
[0029]周期性地處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以確定歸一化氣壓的改變的絕對(duì)性和速率;這些隨后被用于預(yù)測(cè)可能的天氣、以及任何改變，尤其是與可能代表威脅的即將來臨的暴風(fēng)雨的開始相關(guān)的改變。該處理可作為常規(guī)預(yù)報(bào)算法的一部分來自動(dòng)調(diào)度一一如同樣本是作為數(shù)據(jù)管理過程的一部分被添加/丟棄的那樣，或者按需自動(dòng)調(diào)度一一例如在用戶請(qǐng)求即時(shí)預(yù)報(bào)時(shí)。
[0030]或者，平均數(shù)據(jù)可在補(bǔ)償海拔之前被存儲(chǔ)并在平均數(shù)據(jù)被處理時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，但這是次優(yōu)的，因?yàn)樵诿看畏治霰頃r(shí)都需要處理平均數(shù)據(jù)。
[0031]此外，GPS坐標(biāo)可與每個(gè)樣本集一起被存儲(chǔ)，這允許濾除絕對(duì)氣壓中由用戶相對(duì)于天氣系統(tǒng)的水平運(yùn)動(dòng)而引起的明顯改變，其中數(shù)百千米的水平改變即使在穩(wěn)定天氣系統(tǒng)中也可能由于天氣系統(tǒng)中水平壓力梯度的緣故而引起明顯的壓力改變。
[0032]除了天氣預(yù)報(bào)模式外，本發(fā)明的設(shè)備還優(yōu)選地具有定位模式，定位模式中其提供GPS單元的常規(guī)功能，例如定位和導(dǎo)航信息、速度、?？奎c(diǎn)距離和方位、估計(jì)到達(dá)時(shí)間、跟蹤圖形等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，包括: 氣壓傳感器，其被配置成生成氣壓數(shù)據(jù)；以及 衛(wèi)星無線電定位單元，其被配置成基于從無線電定位衛(wèi)星接收的無線電定位信號(hào)來生成位置數(shù)據(jù)，其中所述位置數(shù)據(jù)包括海拔信息； 其中所述便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備被配置成: 濾除所述海拔信息中的不需要的偽象； 濾除所述氣壓數(shù)據(jù)中由所述便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備相對(duì)于天氣系統(tǒng)的水平運(yùn)動(dòng)而引起的明顯改變；以及 基于經(jīng)濾除的海拔信息來將經(jīng)濾除的氣壓數(shù)據(jù)歸一化為標(biāo)準(zhǔn)海拔。2.如權(quán)利要求1所述的便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括輸出單元，其被配置成基于所述被歸一化為標(biāo)準(zhǔn)海拔的壓力數(shù)據(jù)的時(shí)間變動(dòng)來再現(xiàn)天氣預(yù)報(bào)。3.如權(quán)利要求2所述的便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步被配置成在檢測(cè)到潛在危險(xiǎn)的氣象情形時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。4.如權(quán)利要求2所述的便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括被配置成在所述輸出單元上提供位置和/或信息導(dǎo)航的定位/導(dǎo)航模式。5.—種用于用便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備來提供天氣預(yù)報(bào)的方法，包括: 生成氣壓數(shù)據(jù)； 基于從無線電定位衛(wèi)星接收的無線電定位信號(hào)來生成位置數(shù)據(jù)，其中所述位置數(shù)據(jù)包括海拔信息； 濾除所述海拔信息中的不需要的偽象； 濾除所述氣壓數(shù)據(jù)中由所述便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備相對(duì)于天氣系統(tǒng)的水平運(yùn)動(dòng)而引起的明顯改變；以及 基于經(jīng)濾除的海拔信息來將經(jīng)濾除的氣壓數(shù)據(jù)歸一化為標(biāo)準(zhǔn)海拔。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括基于所述被歸一化為標(biāo)準(zhǔn)海拔的壓力數(shù)據(jù)的時(shí)間變動(dòng)來再現(xiàn)天氣預(yù)報(bào)。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在檢測(cè)到潛在危險(xiǎn)的氣象情形時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述輸出單元上提供位置和/或信息導(dǎo)航的定位/導(dǎo)航模式。9.一種便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，包括: 用于生成氣壓數(shù)據(jù)的裝置； 用于基于從無線電定位衛(wèi)星接收的無線電定位信號(hào)來生成位置數(shù)據(jù)的裝置，其中所述位置數(shù)據(jù)包括海拔信息； 用于濾除所述海拔信息中的不需要的偽象的裝置； 用于濾除所述氣壓數(shù)據(jù)中由所述便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備相對(duì)于天氣系統(tǒng)的水平運(yùn)動(dòng)而引起的明顯改變的裝置；以及 用于基于經(jīng)濾除的海拔信息來將經(jīng)濾除的氣壓數(shù)據(jù)歸一化為標(biāo)準(zhǔn)海拔的裝置。10.如權(quán)利要求9所述的便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于基于所述被歸一化為標(biāo)準(zhǔn)海拔的壓力數(shù)據(jù)的時(shí)間變動(dòng)來再現(xiàn)天氣預(yù)報(bào)的裝置。11.如權(quán)利要求10所述的便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于在檢測(cè)到潛在危險(xiǎn)的氣象情形時(shí)發(fā)出警告信號(hào)的裝置。12.如權(quán)利要求10所述的便攜式天氣預(yù)報(bào)設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于在所述輸出單元上提供位置和/或信息導(dǎo)航的定位/導(dǎo)航模式的裝置。
【文檔編號(hào)】G01S19/33GK105842757SQ201610269533
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2008年5月22日
【發(fā)明人】P·楊, A·金恩吉亞
【申請(qǐng)人】高通股份有限公司