无人机传感器技术 2.4.1 高度与大气压的关系 .pdf
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2.4气压高度传感器
无人机上的气压高度传感器是利用大气压强与海拔高度的关系来测量飞行
高度的。在地球表面，随着高度的上升，大气密度下降，空气变得稀薄，大气压
降低。在3000m范围内，每升高12m，大气压减小1mmHg柱（约133Pa），因
此，通过气压传感器就能够间接获取无人机的飞行海拔高度。
气压高度传感器在检测过程中不受障碍物的影响，测量高度范围广，方便移
动，可进行绝对海拔高度测量和相对高度测量。需要注意的是，用气压高度传感
器检测无人机高度的误差相对较大，特别是在近地面，每天的气压变化和温度变
化都较大，通过气压和温度计算的海拔高度存在着较大误差，即使将气压高度传
感器放在同一个水平高度，早晚不同时间段测量的绝对海拔高度也会出现较大的
误差。因此气压高度传感器不能精确检测无人机的高度。为了弥补上述缺点，无
人机在高空的高度检测一般联合GPS进行检测，在近地面的高度检测常用超声
波传感器来完成。
2.4.1高度与大气压的关系
地球周围大气对物体产生的压力称为大气压力。大气压力，从宏观上讲是大
气的重量作用于物体的表面；从微观上讲是气体分子布朗运动所产生的撞击力。
在对流层和平流层(飞机通常在这两层飞行)，随着高度增加，大气密度逐渐
减小，气温逐渐降低(平流层不变)。因此，大气压力随着高度的升高而逐渐减小，
如图2-25所示。
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图2-25大气的温度、密度、压力与高度的关系
国际标准化组织规定“国际标准大气”主要条件为:以海平面为零高度：标
准海平面气压P为760mmHg(或1013.2hPa或29.92inHg)，气温T为15℃(或
00
24
288K)，空气密度ρ为0.125kg·s/m。对流层的顶界为11km；在对流层内，
0
气温垂直递减率τ为-0.0065℃/m；在平流层内，高度低于25km时，气温不随高
度变化，等于-56.5℃(或216.5K)；高度高于25km时，气温略有升高；空气的气
体常数R为29.27m/℃。
高度与大气压力有着确定的关系。在11km以下时，标准大气条件下，气压
高度公式为：
R
T
P
0H
（2-16）
H1
P