Disseny i verificació d’una aplicació d’altimetria a partir de baròmetre basada en smartphones

Abstract

This project arises from the need to incorporate the measure of altitude and ascent to mobile applications intended to improve the life quality through the monitoring of daily physical activity. To improve the characteristics of altimeters based on GPS location, an application for smartphones has been developed based on barometers that have start being mounted. Since the atmospheric pressure values obtained not only depend on altitude, all the factors that affect the pressure have been analysed and a series of models has been established that relate these factors with the atmospheric pressure to be able to calculate the altitude from them. The sensor of the smartphone has also been characterized to determine errors and losses, which may negatively affect the calculation of altitude, by comparing it with a reference trusted sensor. Then, it has been tried to make the measure independent from all the different meteorological changes that can vary the pressure, studying the connection with the nearest weather stations to obtain the necessary data to correct the atmospheric pressure used in altimetry. Finally, the altitude obtained by each of the proposed models has been compared with the known altitude and the optimum model has been programmed in an Android application. This application achieves an error in the absolute altitude value lower than 10 meters and the altitude change that it can detect is lower than 1 meter.

Este proyecto surge de la necesidad de incorporar la medición de altitud y desnivel en las aplicaciones móviles destinadas a mejorar la calidad de vida a través de la monitorización de la actividad física diaria. Para poder aumentar las prestaciones de los altímetros basados en la localización GPS, se ha desarrollado una aplicación para smartphones basada en el barómetro que empiezan a incorporar algunos modelos. Como los valores de presión atmosférica obtenidos no sólo dependen de la altitud, se han analizado todos los factores que afectan a la presión y se ha establecido una serie de modelos que relacionan estos factores y la presión atmosférica para poder calcular la altitud. También se ha caracterizado el sensor del móvil para determinar errores y derivas, que pueden afectar negativamente el cálculo de la altitud, mediante la comparación con un sensor de referencia. Seguidamente se ha querido independizar la medida de la altitud de los diferentes cambios meteorológicos que pueden hacer variar la presión, estudiando la conexión con las estaciones meteorológicas más cercanas para obtener los datos necesarios y poder corregir la presión atmosférica que se utilice en la altimetría. Finalmente, se ha comparado la altitud obtenida por cada uno de los modelos propuestos con la altitud conocida e implementando el modelo óptimo en una aplicación Android. Esta aplicación consigue un error en el valor de altitud absoluta de menos de 10 metros y es capaz de detectar desniveles menores a 1 metro.

Aquest projecte sorgeix de la necessitat d'incorporar la mesura d'altitud i desnivell a les aplicacions mòbils destinades a millorar la qualitat de vida a través del monitoratge de l'activitat física diària. Per poder augmentar les prestacions dels altímetres basats en la localització GPS, s'ha desenvolupat una aplicació per a smartphones basada en el baròmetre que comencen a incorporar alguns models. Com que els valors de pressió atmosfèrica obtinguts no només depenen de l'altitud, s'han analitzat tots els factors que afecten la pressió i s'ha establert un seguit de models que relacionen aquests factors i la pressió atmosfèrica per poder calcular-ne l'altitud. També s'ha caracteritzat el sensor del mòbil per determinar-ne errors i derives, que poden afectar negativament al càlcul de l'altitud, mitjançant la comparació amb un sensor de referència. Seguidament s'ha volgut independitzar la mesura de l'altitud dels diferents canvis meteorològics que poden fer variar la pressió, estudiant la connexió amb les estacions meteorològiques més properes per obtenir-ne les dades necessàries i poder corregir la pressió atmosfèrica que s'utilitzi en l'altimetria. Finalment, s'ha comparat l'altitud obtinguda per cadascun dels models proposats amb l'altitud coneguda i implementant el model òptim en una aplicació Android. Aquesta aplicació aconsegueix un error en el valor d'altitud absoluta de menys de 10 metres i és capaç de detectar desnivells menors a 1 metre.