衛星導航設備、衛星導航接收裝置及其控制方法

2023-04-24 16:01:21

專利名稱：衛星導航設備、衛星導航接收裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種衛星定位系統，特別是涉及一種衛星導航接收裝置和控制方法。
背景技術：
衛星導4元系統，例如全-求定位系統(global positioningsystem, GPS),支持衛星導航接收器，例如GPS接收器，根據衛星信號測定該衛星導航接收器的位置。全球定位系統可包括由超過24個繞地球軌道運行的GPS衛星組成的衛星群。在地球表面的特定時間和特定地點，可有至少四個GPS衛星可見。每個GPS衛星在一個預設頻率下連續的廣播GPS信號。GPS信號包含衛星的時間和繞軌道運行的信息。GPS接收器可同步接收至少四個GPS衛星發送的GPS信號。根據至少四個GPS衛星的時間和繞軌道運行的信息，可計算出GPS接收器的地理坐標，例如經度、綿度和海拔高度。
目前，車輛和電子設備(例如個人數字助理(Personal
Digital Assistant, PDA )和行動電話)可配備GPS接收器。GPS接收器可包括多個捕獲信道和跟蹤信道，並可運行在增強狀態或普通狀態。在增強狀態下，所有的捕獲信道和跟蹤信道被啟動，用於捕獲和跟蹤GPS衛星。如果跟蹤到超過四個衛星，GPS接收器可轉換到普通狀態。在普通狀態下，只有一個或兩個信道可被啟動。如果部分被跟蹤的GPS衛星的GPS信號丟失，GPS接收器可切換到增強狀態。然而，現有技術中的GPS接收器具有相對高的能耗。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種具有低能耗的衛星導航接收裝置以及控制方法。
本發明的衛星導航接收裝置包括處理單元，用於根據多個衛星信號定位衛星導航接收裝置；耦合於處理單元的時鐘生成器，用於提供參考時鐘給處理單元；及耦合於處理單元和時鐘生成器的電源管理接口 ，用於控制衛星導航接收裝置在多個操作狀態之間轉換，其中，操作狀態包括當處理單元斷電而時鐘生成器上電時的休眠狀態。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述處理單元包括多個信道，用於捕獲和跟蹤提供所述衛星信號的多個衛星，其中，所述操作狀態包括當所述處理單元上電且所述信道全部被關閉時的閒置狀態。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述衛星信號的傳播時間是根據所述參考時鐘進行計量的。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述休眠狀態的持續時間是根據所述參考時鐘進行計量的。
本發明所述的衛星導航接收裝置，還包括耦合於所述電源管理接口的控制器，用於提供多個控制信號給所述電源管理接口，以控制所述操作狀態之間的所述轉換。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述控制信號是由機器可執行的導航軟體程序產生的。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述控制信號是響應硬體操作而產生的。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述操作狀態包括當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時的工作狀態，其中，所述電源管理接口控制所述衛星導航接收裝置交替地運行在具有第 一 預設時間周期的所述工作狀態和具有第二預設時間周期的 所述休眠狀態。
本發明所述的衛星導航接收裝置，所述操作狀態包括當所 述處理單元和所述時鐘生成器都上電時的工作狀態，其中，所 述電源管理接口控制所述衛星導航接收裝置運行在具有預設時 間周期的所述工作狀態，然後運行在所述休眠狀態，直到所述 衛星導航接收裝置接收到用以激活所述處理單元的信號。
本發明還提供了 一種衛星導航接收裝置的控制方法，其包
括'..處理單元根據多個衛星信號定位衛星導航接收裝置；時鐘 生成器提供參考時鐘給處理單元；及控制衛星導航接收裝置在 多個操作狀態之間轉換，其中，操作狀態包括當處理單元斷電 而時鐘生成器上電時的休眠狀態。
本發明所述的衛星導航接收裝置的控制方法，所述處理單 元包括多個信道，用於捕獲和跟蹤產生所述衛星信號的多個衛 星，其中，所述控制所述衛星導航接收裝置在多個操作狀態之 間的轉換的步驟包括當所述處理單元上電時關閉所述信道中 的所有信道，以控制所述衛星導航接收裝置進入閒置狀態。
本發明所述的衛星導航接收裝置的控制方法，還包括控 制所述衛星導航接收裝置交替地運行在具有第 一預設時間周期 的工作狀態和具有第二預設時間周期的所述休眠狀態，其中， 當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時，所述衛星導航接 收裝置進入所述工作狀態。
本發明所述的衛星導航接收裝置的控制方法，還包括控 制所述衛星導航接收裝置運行在具有預設時間周期的工作狀 態，然後運行在所述休眠狀態，直到所述衛星導航接收裝置接 收到用於激活所述處理單元的信號，其中，當所述處理單元和 所述時鐘生成器都上電時，所述衛星導航接收裝置進入所述工作狀態。
本發明還提供了一種衛星導航設備，其包括衛星導航接 收器、控制器和顯示裝置。衛星導航接收器具有多種操作狀態， 該衛星導航接收器包括處理單元，用於根據多個衛星信號產 生多個坐標信號；及耦合於處理單元的時鐘生成器，用於提供 參考時鐘給處理單元。控制器耦合於衛星導航接收器，用於控 制衛星導航接收器在多種操作狀態之間的切換，其中，該操作 狀態包括當處理單元斷電而時鐘生成器上電時的休眠狀態。顯 示裝置耦合於衛星導航接收器，用於根據坐標信號顯示衛星導 航設備的位置。
本發明所述的衛星導航設備，所述處理單元包括多個信道， 用於捕獲和跟蹤產生所述衛星信號的多個衛星，其中，所述操 作狀態包括當所述處理單元上電且所述信道全部被關閉時的閒 置狀態。
本發明所述的衛星導航設備，所述操作狀態包括當所述處 理單元和所述時鐘生成器都上電時的工作狀態，其中，所述衛 星導航接收器交替地運行在具有第 一 預設時間周期的所述工作 狀態和具有第二預設時間周期的所述休眠狀態。
本發明所述的衛星導航設備，所述操作狀態包括當所述處 理單元和所述時鐘生成器都上電時的工作狀態，其中，所述衛 星導航接收器運行在具有預設時間周期的所述工作狀態，然後 運行在所述休眠狀態，直到所述導航設備接收到用於激活所述 處理單元的信號。
本發明所述的衛星導航設備，所述控制器監測所述顯示裝 置的狀態，並根據所述顯示裝置的所述狀態控制所述操作狀態 之間的所述轉換。
本發明所述的衛星導航設備，所述操作狀態之間的所述轉
9換是由安裝在所述控制器中的機器可執行的導航軟體程序來控制的。
本發明所述的衛星導航設備，所述控制器監測所述衛星導 航設備上的多個按鈕的狀態，並根據所述按鈕的所述狀態控制 所述操作狀態之間的所述轉換。
與現有技術相比，本發明的衛星導航接收器可根據用戶需 求和系統需要運行於多個操作狀態。因此，衛星導航接收器的 效率可得到提高。此外，當衛星導航接收器運行在閒置狀態、 休眠狀態或關閉狀態時，衛星導航接收器的能耗可得到降低。


圖1 A所示為根據本發明 一 個實施例的GPS設備的結構框
圖1B所示為^^艮據本發明 一 個實施例的處理單元的實例； 圖2所示為根據本發明 一 個實施例的GPS設備的操作模式 的實例；
圖3所示為根據本發明 一 個實施例的連續定位模式下的 GPS接收器的操作狀態的實例；
圖4所示為根據本發明 一 個實施例的連續定位模式下的 GPS接收器的操作流程圖5所示為根據本發明 一個實施例的間歇定位模式下的 GPS接收器的操作狀態的實例；
圖6所示為根據本發明 一 個實施例的需求定位模式下的 GPS接收器的操作狀態的實例；
圖7所示為根據本發明 一 個實施例的GPS接收器的操作狀 態的另 一 實例；以及
圖8所示為根據本發明 一 個實施例的衛星導航設_備的操作流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細 的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。
以下將對本發明的具體實施方式
進行闡述。本發明將結合 一些具體實施例進行闡述，但本發明不局限於這些具體實施例。 對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的權利 要求範圍當中。
以下具體描述中的某些部分是以流程、邏輯塊、處理過程
和其他對計算機存儲器中數據位的操作的象徵性表示來呈現 的。這些描述和表示法是數據處理領域內的技術人員最有效地 向該領域內的其他技術人員傳達他們工作實質的方法。在本申 請中，流程、邏輯塊、處理過程或相似的事物，被構思成有條 理的步驟或指令的序列以實現想要的結果。所述的步驟是需要 對物理量進^f於物理^操作的步驟。通常，^旦不是必然的，這些物 理量的形式可為電信號或磁信號，其可在計算機系統中被存儲、 傳輸、合併和比較等等。
然而，應該明白的是，這些術語及其相似表述都與適當的 物理量相關，並僅僅是運用於這些物理量的便利的標記。除非 在之後的討論中特別說明，在本申請的全部內容中，運用"定 位"、"提供"、"切換"或類似術語之處，指的都是計算機系統或 類似電子計算設備中的操作和處理過程，所述的計算機系統對 以物理(電子)量形式存在於所述計算機系統的寄存器和存儲 器中的數據進行操作，並轉換為類似地以物理量形式存在於所 述計算機系統的寄存器、存儲器或其他此類信息存儲、傳輸或 顯示設備中的其他數據。在此所述的實施例是以計算機可執行指令為討論的大背景 的，所述的計算機指令可位於某種形式的計算機可用的介質
(如，程序模塊)中，被一個或多個計算機或其他設備執行。 通常，所述程序模塊包括可執行特定任務或實現特定抽象數據 類型的例行程序、編製程序、對象、元件、數據結構等。所述 程序模塊將在不同的實施例中結合或分開描述。
作為舉例，且並不局限於其中，計算機可用的介質可包括
計算機可讀存儲介質和通信介質。計算機可讀存儲介質包括以 任何方法或技術實現的用以存儲信息的揮發性和非揮發性的、 移動和不可移動的介質，所述信息可為計算機可讀的指令、數 據結構、程序模塊或其他數據。計算機可讀存儲介質包括(但
不局限於)隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、 電可擦除只讀存儲器(EEPROM)、快閃記憶體或其他存儲器技術，光 盤ROM ( CD-ROM),多功能數碼光碟(DVD)或其他光學存 儲器、盒式磁帶、磁帶、磁碟存儲器或其他磁的存儲器設備， 或任何其他可被用來存儲所需信息的存儲介質。
通信介質可具體化為計算機可讀的指令、數據結構、程序 模塊或其他已調製的數據信號(如，載波或其他傳輸機制)中 的數據，並包括任何信息傳輸介質。所述的"已調製的數據信號" 指有一個或多個特徵集或遵循某種信號信息編碼方式變化的信 號。作為舉例，且並不局限於其中，通信介質包括有線介質， 如有線網絡或直線連接；和無線介質，如聲學的、無線電的 (RF)、紅外線的和其他無線的介質。上述任何介質的組合都 應包括在計算機可讀介質的範圍內。
本發明的實施例提供了 一種衛星導航接收器，用於根據衛 星信號計算該衛星導航接收器所處的地理位置。衛星導航接收
器，例^口，全5求衛星定4立系糹充(global positioning system, GPS )接收器，包括處理單元、時鐘生成器和電源管理接口 。優點 在於，包含處理單元和時鐘生成器的衛星導航接收器可根據用 戶需求和系統需要運行於多個操作狀態，例如 一個或多個工 作狀態(例如增強狀態、普通狀態和閒置狀態)、休眠狀態和 關閉狀態。因此，衛星導航接收器的效率可得到提高。此外， 當衛星導航接收器運行在閒置狀態、休眠狀態或關閉狀態時， 衛星導航接收器的能耗可得到降低。為說明的需要，本發明將 在GPS接收器的背景下進行闡述。然而，本發明並不局限於此， 且可用於其他種類的衛星導航接收器。
圖1A所示為根據本發明 一個實施例的GPS設備100的結構 框圖。在圖1A的例子中，GPS設備100包括天線107、 GPS接收 器116和功能模塊132。天線107用於接收由多個GPS衛星發送的 GPS信號103，並提供GPS信號103給GPS接收器116。
在一個實施例中，GPS接收器116包括處理單元118和時鐘 生成器120。處理單元118用於處理GPS信號103,並根據GPS信 號103定位GPS設備100。處理單元118分析從GPS信號103中得 到的捕獲和跟蹤數據，以判定GPS設備100的導航信息，例如 GPS設備100的地理坐標和速度。耦合於處理單元118的時鐘生 成器120可為，但不局限於，實時時鐘單元。時鐘生成器120用 於提供參考時鐘156給處理單元118。處理單元118可使用參考時 鍾156來計量從對應衛星發送到GPS接收器116的GPS信號103 的傳播時間。
圖1B所示為根據本發明 一個實施例的處理單元118的實 例。圖1B中與圖1A中標號相同的元件具有相同的功能。圖1B 將結合圖1A進行描述。
在圖1B的例子中，處理單元118包括低噪聲放大器(low noise amplifier, LNA ) 160、射步貞(radio frequency, RF )前端162、多個信道164和處理器166。低噪聲放大器160用於過濾和放大 GPS信號103。 RF前端162用於將模擬GPS信號103轉換為數字 GPS衛星數據170。
信道164可接收GPS衛星數據170,並可通過分析GPS衛星 數據170來捕獲和跟蹤GPS衛星。在一個實施例中，信道164包 括捕獲(acquisition, ACQ )信道和跟蹤(tracking, TRK )信道。 信道164可被劃分為多個信道組。每個信道組包括一個捕獲信道 和一個跟蹤信道，並可糹皮指定處理來自對應GPS衛星的數據。 更具體的說，捕獲信道可根據GPS衛星數據170捕獲對應的衛 星。例如，捕獲信道可分析GPS衛星數據170，並判斷對應的衛 星是否在GPS接收器116的視野內。如果捕獲信道捕獲了對應的 衛星，對應的跟蹤信道可用於跟蹤該衛星。如果該衛星被跟蹤 到，跟蹤信道提供捕獲和跟蹤數據給處理器166。因此，不同的 GPS衛星可分別由不同的信道組來捕獲和跟蹤。
處理器166可為中央處理器單元(central processing unit, CPU)、微處理器、數位訊號處理器或其他可讀取和執行程序指 令的設備。在一個實施例中，處理器166可執行存儲在機器可讀 介質中的機器可執行指令，並可根據對捕獲和跟蹤數據的分析 來配置捕獲信道和跟蹤信道。
在一個實施例中，處理器166可使用參考時鐘156從捕獲和 跟蹤數據中提取測距碼(例如粗捕獲(Coarse/Acquisition， C/A)碼)和導航數據。測距碼包含偽隨機噪聲碼(pseudorandom noise code， PN or PRN code )，用於識別對應的衛星。每一個衛 星包含唯一 的偽隨機噪聲碼。被跟蹤的GPS衛星和GPS設備100 之間的偽距離可從測距碼中獲得。導航數據可包括GPS的曰期 和時間、表示對應衛星的位置的星曆數據(ephemeris data )和 表示所有衛星的信息和狀態的曆書lt據(almanac data)。被跟蹤的GPS衛星的地理坐標可從導航數據中獲得。因此，根據獲
取的偽距離和與至少四個GPS衛星相關的地理坐標，處理器166 可計算出GPS設備100的地理坐標。
在一個實施例中，處理器166還可根據該計算結果產生表示 GPS設備100的地理坐標的坐標信號105。處理單元118可包括其 他組件，且不局限於圖1B的例子。
如圖1A所示，功能模塊132可應用坐標信號105來完成多個 與GPS有關的功能。在一個實施例中，GPS設備100還可包括顯 示裝置134，例如液晶顯示(liquid crystal display, LCD )屏。 顯示裝置134耦合於功能模塊132,用於根據坐標信號105顯示 GPS設備100的位置。例如，功能模塊132可執行顯示功能。功 能模塊132可根據坐標信號105在顯示裝置134上顯示GPS設備 IOO的地理坐標。此外，功能模塊132還可執行地圖功能。功能 模塊132可根據坐標信號105在顯示裝置134顯示的地圖上突出 GPS設備100的位置。
處理單元118由系統電能108供電。在一個實施例中，GPS 設備100包括供電單元106,用於接收來自外部電源102的電能， 且據此提供系統電能108給GPS接收器116。更具體的說，在一 個實施例中，外部電源102可為交流/直流轉換適配器，用於提 供直流電能。供電單元106可為低壓差線性穩壓器(low dropout linear voltage regulator, LDO ),用於將該直流電能轉換為具有 適合處理單元118的電壓的系統電能108。
時鐘生成器120由電池電能110供電。在一個實施例中，GPS 設備100還包括電池109，用於提供電池電能110。由於處理單元 118和時鐘生成器120由不同的電源供電，處理單元118和時鐘生 成器120可獨立工作。在一個實施例中，時鐘生成器120由電池 電能110供電，用於計量GPS接收器116的操作狀態(例如GPS接收器116在系統電能10 8被切斷時的休眠狀態)的持續時間。
在一個實施例中，GPS接收器116還包括耦合於處理單元 118和時鐘生成器120的電源管理接口 122。電源管理接口 122用 於產生多個開關信號以控制GPS接收器116的電能和信道。更具 體的說，電源管理接口 122可產生電能開關信號152,用於控制 系統電能108。供電單元106可接收電能開關信號152,並據此控 制系統電能108。另外，電源管理接口 122可產生電池開關信號 154，用於控制電池電能IIO。在一個實施例中，電池109通過開 關SW耦合於時鐘生成器120。開關SW可才艮據電池開關信號154 打開或關閉電池電能IIO。此外，電源管理4妄口 122可產生信道 開關信號150，用於控制信道164。在一個實施例中，處理單元 118提供一個或多個系統時鐘給信道164。處理單元118可根據信 道開關信號150通過打開或關閉系統時鐘來啟動或關閉對應的 信道。
在一個實施例中，GPS設備100還包括耦合於GPS接收器 116的控制器130，用於根據系統需要或用戶需求提供多個控制 信號，例如軟體控制命令124和硬體控制信號(例如 FORCE—ON信號126和PME信號128 )。在一個實施例中，控制 器130可包含於GPS接收器116中，且不局限於圖1A的例子。
在一個實施例中，控制信號，例如軟體控制命令124,是 由安裝在控制器130的機器可讀介質中的導航軟體程序產生的。 導航軟體程序可包括用戶4妻口 ( user interface, UI),用於與用 戶交互。導航軟體程序還可包括機器可執行指令代碼，用於根 據用戶需求或系統需要產生軟體控制命令124。在一個實施例 中，電源管理接口 122通過通用總線，例如通用異步接收/發 送(universal asynchronous receiver/transmitter, UART ) 總線, 耦合於控制器13 0 。通用總線可將導航軟體程序產生的軟體控制命令124傳送給GPS接收器116。
在一個實施例中，控制信號，例如軟體控制命令或硬體 控制信號，可因響應硬體操作而產生。在一個實施例中，控制 器130可監測一個或多個按鈕(例如GPS設備100上的按鈕) 的狀態，並可根據該狀態產生軟體控制命令124和硬體控制信 號。例如，如果GPS設備100上的FORCE—ON按鈕被用戶按下， 控制器130可產生有效或失效的FORCE—ON信號以恢復或切斷 系統電能108。此外，如果GPS設備100上的SHUT-DOWN按鈕 被按下，控制器13 0的導航軟體程序可產生SHUT-DO WN控制命 令。
此外，在一個實施例中，控制器130可監視顯示裝置134的 狀態，並可據此產生硬體控制信號。例如，如果顯示裝置134 被關閉(例如，被用戶關閉)，控制器130可產生失效電源管理 事件(power management event, PME )信號128。電源管理接口 122可根據失效PME信號128關閉信道164。如果顯示裝置134被 開啟，控制器130可產生有效PME信號128。電源管理接口122 可根據有效PME信號128開啟信道164。
在一個實施例中，電源管理接口 122可通過產生多個開關信 號，例如電能開關信號152、電池開關信號154和信道開關信 號150，來控制GPS接收器116在多個操作狀態之間轉換。操作 狀態包括，但不局限於， 一個或多個工作狀態、休眠狀態和關 閉狀態。
更具體的i兌，在一個實施例中，當處理單元118和時鐘生成 器120都上電時，GPS接收器116進入工作狀態。在工作狀態下， GPS接收器116持續的工作。當處理單元118斷電且時鐘生成器 120上電時，GPS接收器116進入休眠狀態。在休眠狀態下，處 理單元118停止工作。時鐘生成器120繼續產生可用於計量休眠
17狀態的持續時間的參考時鐘15 6 。當處理單元118和時鐘生成器 120都斷電時，GPS^t妄收器116進入關閉狀態。在關閉狀態下， 處理單元118和時鐘生成器120都停止工作，且不產生能耗。
在一個實施例中，GPS接收器116的工作狀態包括，但不局 限於，增強狀態、普通狀態和閒置狀態。在工作狀態下，根據 電能開關信號152和電池開關信號154，處理單元118和時鐘生成 器120都上電。此外，在工作狀態下，可根據信道開關信號150 控制信道164。例如，處理單元118可一艮據信道開關信號150開啟 或關閉信道164的一個或多個系統時鐘。
在增強狀態下，包括捕獲信道和跟蹤信道在內的所有的信 道164都^皮開啟。在普通狀態下，信道164中的預i殳^t目的信道 被關閉，其他信道仍然啟動。在閒置狀態下，所有的信道164 都被關閉。處理單元118中的其他組件繼續工作。例如，在閒置 狀態下，處理單元118關閉所有信道164的系統時鐘。儘管處理 單元118上電，信道164中的所有信道都停止工作。此時，處理 單元118停止跟蹤GPS衛星，但可產生坐標信號105。在閒置狀 態下，由於所有的信道164都被關閉，GPS設備100的能耗可得 到降低。
為控制G P S接收器116在不同的操作狀態之間切換，電源管 理接口 122可接收來自控制器130的控制信號，例如軟體控制 命令和硬體控制信號，並可據此產生開關信號，例如電能開 關信號152、電池開關信號154和信道開關信號150。此外，電源 管理接口 122可根據系統需要自動控制GPS接收器116在不同的 操作狀態之間轉換。例如，電源管理接口 122可監測信道164的 狀態，並可根據該狀態自動控制GPS接收器116在增強狀態、普 通狀態和閒置狀態之間轉換(將在圖4中詳細描述)。電源管理 接口 122還可應用參考時鐘156來計量4喿作狀態(例如 <木眠狀態)的持續時間。如果該操作狀態的預設時間計時結束，電源管理接口 122可自動將GPS接收器116切換到其他狀態，例如 增強狀態。在這種情況下，電源管理接口 12 2可在沒有控制器13 0 控制的前提下操作。在一個實施例中，GPS設備100可運行在多種操作模式，例 如連續定位模式、間歇定位模式和需求定位模式。控制器130 可通過選擇不同的操作模式以控制GPS接收器116運行在不同 的操作狀態，例如增強狀態、普通狀態、休眠狀態和閒置狀 態(將在圖2至圖6中詳細描述)。本發明的優點在於，GPS接收器116可根據用戶需求和系統 需要運行在不同的操作狀態。因此，GPS設備100的效率可得到 提高。此外，當GPS接收器116運行在閒置狀態、休眠狀態或關 閉狀態時，GPS設備100的能耗可被降低。圖2所示為根據本發明 一 個實施例的GPS設備100的操作模 式的實例。圖2將結合圖1A進行描述。GPS設備100的操作模式 可包括連續定位模式204、間歇定位模式210和需求定位模式 216。在一個實施例中，圖2中的流程可由存儲在機器可讀介質 中的機器可執行指令來完成。在連續定位一莫式204下，GPS接收器116可持續運行在工作 狀態(例如增強狀態、普通狀態或閒置狀態)而不進入休眠 狀態。因此，在連續定位模式204中，處理單元118持續運行， 例如，處理單元118持續計算GPS設備IOO的地理坐標。在間歇定位模式210下，GPS接收器116交替地運行在具有 第 一預設時間周期T1的工作狀態和具有第二預設時間周期T2 的休眠狀態。例如，控制器130的導航軟體程序可提示用戶設定 工作時間和^沐眠時 。GP S接收器116可據工作時間運行在具 有時間周期Tl的工作狀態，然後根據休眠時間運行在具有時間周期T2的休眠狀態。在需求定位模式216下，GPS接收器116運行在具有預設時 間周期T3的工作狀態，然後運行在休眠狀態，直到電源管理接 口 122接收到來自控制器130的用於激活GPS接收器116的信號。 例如控制器130的導航軟體程序可提示用戶設定工作時間。 GPS接收器116可才艮據工作時間運行在具有時間周期T3的工作 狀態。當時間周期T3計時結束，GPS接收器116進入休眠狀態。 在休眠狀態下，電源管理接口 122可產生失效電能開關信號152 以切斷系統電能108。如果GPS接收器116需要開始工作，例如， 如果FORCEJDN按鈕被按下，控制器130可產生控制信號，例 如，FORCE—ON信號，以激活GPS接收器116。由此，電源管理 接口 122可產生有效電能開關信號152，用以恢復系統電能108。在一個實施例中，控制器130默認選擇連續定位模式204。 例如，如果GPS設備100上電或冷啟動，GPS設備100可進入默 認的連續定位模式204。在另 一個例子中，如果給時鐘生成器120 供電的電池109一皮更換為新的電池，GPS設備100可自動切換到 連續定位模式204。在一個實施例中，控制器130可選擇GPS設備100的操作模 式，例如，根據用戶指令進行選擇。舉例說明，如果GPS設備 IOO的移動速度較快和/或處於 一 個不熟悉的環境，和/或如果 GPS信號103相對較弱或不穩定，控制器130可將GPS設備1 OO切 換到連續定位模式204。如果GPS設備100不需要持續跟蹤GPS 信號，例如GPS設備100處於相對簡單的環境，GPS設備IOO 可被切換到間歇定位模式210或需求定位模式216。因此，GPS設備100的操作模式可根據來自控制器130的控 制信號進行切換。例如，在轉換206中，根據控制器130中的導 航軟體程序產生的軟體控制命令12 4可將G P S設備10 0從連續定位模式204切換到間歇定位才莫式210。同樣的，在轉換208中，可 根據來自控制器130的軟體控制命令124或有效FORCE—ON信 號126將GPS設備100切換到連續定位模式204。其他轉換，例如 轉換218、 220、 212和214,可採用類似的方式來實現。圖3所示為根據本發明 一 個實施例的連續定位模式204下的 GPS接收器116的操作狀態的實例。圖3將結合圖1A、圖1B和圖 2進行描述。在一個實施例中，圖3中的流程可由存儲在機器可 讀介質中的機器可執行指令來執行。在連續定位才莫式204中，GPS接收器116運行在一個或多個 工作狀態而不進入休眠狀態。該工作狀態包括增強狀態302、 普通狀態314和閒置狀態308。在圖3的例子中，電源管理接口 122 可根據控制器13 0的控制信號控制GP S接收器116的操作狀態在 增強狀態302、普通狀態314和閒置狀態308之間轉換。如果控制器130選擇連續定位模式204, GPS接收器116可進 入默認的增強狀態302。此外，如果顯示裝置134被打開或控制 器130接收到用於將GPS接收器116切換到增強狀態302的指令 (例如來自用戶的指令)，控制器130可產生控制信號以觸發 轉換306或316。例如，控制器130可產生有效PME信號128。由 此，電源管理接口 122可產生信道開關信號150以開啟所有的信 道164。例如GPS設備100可提供12個捕獲信道和14個跟蹤信 道。所有的12個捕獲信道和14個跟蹤信道都被啟動。因此，GPS 接收器116進入增強狀態302。如果控制器130接收到將操作狀態切換到普通狀態314的指 令(例如來自用戶的指令)，控制器130可產生用以觸發轉換 310或318的控制信號。舉例說明，如果在增強狀態302下有至少 預設數目的GPS衛星(例如四個或更多的GPS衛星)被跟蹤 到，控制器130可產生用以觸發轉換318的控制信號。電源管理如果顯示裝置134被關閉或控制器130接收到用於將GPS接 收器116切換到閒置狀態308的指令(例如來自用戶的指令)， 控制器130可產生控制信號，例如失效PME信號128,以觸發 轉換304或312。由此，電源管理接口 122可產生信道開關信號150 以關閉所有的信道164。因此，GPS接收器116進入閒置狀態308。圖4所示為根據本發明 一 個實施例的連續定位模式204下的 GPS接收器116的操作流程圖400。圖4將結合圖1A、圖1B和圖2 進行描述。在一個實施例中，圖4中的流程400可由存儲在機器 可讀介質中的機器可執行指令來完成。電源管理接口 122可根據系統需要自動控制GPS接收器116 在不同的操作狀態之間轉換。在圖4的例子中，電源管理接口 122 監測信道164，並根據信道164的狀態控制GPS接收器116在增強 狀態302、普通狀態314和閒置狀態308之間切換。在步驟402中，控制器130選擇連續定位模式204。在步驟404 中，GPS接收器116默認進入增強狀態302。在步驟406中，電源管理接口 122監測信道164。如果至少預 設數目的GPS衛星(例如四個或更多的GPS衛星)被跟蹤到， 流程圖400進入步驟414。在步驟414中，電源管理接口122可自 動將GPS接收器116切換到普通狀態314。因此，正在跟蹤衛星 的跟蹤信道繼續運行，其他信道，例如捕獲信道和其他跟蹤 信道，被關閉。由此，在一個實施例中，GPS接收器116停止捕 獲GPS信號但持續跟蹤可見的GPS衛星。在步驟416中，如果GPS接收器116丟失了對GPS衛星的跟蹤，流程圖400進入步驟404。在步驟404中，電源管理接口122 可自動將GPS接收器116切換到增強狀態302。否則，GPS接收 器116停留在普通狀態314。在步驟406中，如果被跟蹤到的GPS衛星的數目少於預設數 目，流程圖400進入步驟408。在步驟408中，GPS接收器116可 在預設時間周期T4內持續捕獲來自GPS衛星的GPS信號。如果 在預設時間周期T 4內跟蹤到至少預設數目的G P S衛星，流程圖 400返回步驟406。步驟406以後的步驟已經詳細的描述，這裡不 再贅述。如果預設時間周期T 4計時結束但仍然未能跟蹤到至少 預設數目的GPS衛星，流程圖400進入步驟410。在步驟410中， 電源管理接口 122自動將GPS接收器116切換到普通狀態314。在 普通狀態314下，預設數目的信道被開啟，其他信道被關閉。例 如， 一個捕獲信道被開啟以捕獲衛星，且其他捕獲信道被關閉。 此外，在步驟410中，正在跟蹤衛星的跟蹤信道持續運行。其他 失效的跟蹤信道被關閉。在步驟412中，電源管理*接口 122監測信道164。如果^^蹤到 一個新的衛星，流程圖400進入步驟404。在步驟404中，GPS 接收器116被切換到增強狀態302。否則，GPS接收器116持續停 留在普通狀態314,直到跟蹤到新的衛星。在連續定位模式204 下的GPS接收器116可具有其他狀態和/或進行狀態轉換，且不 局限於圖3和圖4的實例。圖5所示為根據本發明 一 個實施例的間歇定位模式210下的 G P S接收器116的操作狀態的實例。圖5中與圖3標號相同的元素 具有相同的功能。圖5將結合圖1A和圖3進行描述。在一個實施 例中，圖5中的流程可由存儲在機器可讀介質中的機器可執行指 令來完成。在圖5的例子中，在間歇定位模式210下的GPS4妻收器116可運行在一個或多個工作狀態520和休眠狀態526。控制器130 可根據用戶指令選擇間歇定位模式210。控制器130的導航軟體 程序可提示用戶設定工作時間和d木眠時間。電源管理接口 122 根據工作時間控制GPS接收器U6運行在具有第 一 時間周期T1 的工作狀態，並根據休眠時間控制G P S接收器116運行在具有第 二時間周期T2的休眠狀態。舉例說明，當控制器130選才奪間歇定位4莫式210, GPS^妻收 器116可默認進入工作狀態520。此時，GPS接收器116可按照圖 3或圖4中的描述運行。時鐘生成器120可用於計量工作狀態520 的持續時間。如果工作時間計時結束，例如當GPS接收器116 運行了具有第一時間周期T1的工作狀態520，電源管理接口 122 可通過轉換522自動將GPS接收器116轉換到休眠狀態526。或 者，控制器130可產生控制信號將GPS接收器116從工作狀態520 轉換到休眠狀態526。例如，如果按下GPS設備100上的一個按 鈕，控制器130可產生失效FORCEJDN信號。因此，電源管理 接口 122可產生失效電能開關信號152以切斷系統電能108。因 此，通過轉換5 22可將G P S接收器116切換到休眠狀態5 2 6 。在休眠狀態526下，電池開關信號154有效。因此，時鐘生 成器120還可用於計量休眠狀態526的休眠時間。如果休眠時間 計時結束，例如當GPS接收器116運行了具有第二時間周期T2 的休眠狀態526，電源管理接口 122可通過轉換524自動將GPS 接收器116切換到工作狀態5 2 0 。圖6所示為根據本發明 一個實施例的需求定位模式216下的 G P S接收器116的操作狀態的實例。圖6中與圖3和圖5中標號相 同的元素具有相同的功能。圖6將結合圖1A和圖5進行描述。在 一個實施例中，圖6中的流程可由存儲在機器可讀介質中的機器 可執行指令來完成。在圖6的例子中，在需求定位模式216下的GPS接收器116 可運行在工作狀態520和休眠狀態526。控制器130的導航軟體程 序可提示用戶設定工作時間。電源管理接口 122根據工作時間控 制G P S接收器116運行在具有時間周期T 3的工作狀態，然後運行 在休眠狀態526,直到接收到用於激活GPS接收器116的控制信
—，
與圖5的描述相似，GPS接收器116可首先進入默認的工作 狀態520,當轉換522被觸發時，GPS接收器116可被切換到休眠 狀態526。然而，在需求定位模式216下，GPS接收器116不能自 動轉換到工作狀態520。只有當電源管理接口 122接收到用以激 活GPS接收器116的控制信號(例如當用戶按下對應按鈕時產 生的有效FORCE—ON信號)時，轉換624才會一皮觸發。
圖7所示為根據本發明 一 個實施例的GPS接收器116的操作 狀態的另一實例。圖7將結合圖1A和圖2至圖6進行描述。在一 個實施例中，圖7中的流程可由存儲在機器可讀介質中的機器可 執行指令來完成。
在一個實施例中，無論GPS接收器116處於何種模式或狀 態，GPS接收器116均可被轉換到關閉狀態706。例如，在方框 708中，GPS接收器116運行在工作狀態520或休眠狀態526。在 轉換702中，例如當GPS設備100上的一個SHUT-DOWN按鈕 被按下時，控制器130的導航軟體程序可產生SHUT-DOWN控制 指令。因此，電源管理接口 122產生失效電能開關信號152以切 斷系統電能108,並產生失效電池開關信號154以切斷電池電能 110。在轉換704中，控制器130根據系統電能108和電池電能110 的恢復將GPS接收器116轉換到休眠狀態526或工作狀態520 。正 如圖2-圖6的描述，在方框708中，電源管理接口 122可控制GPS 接收器116在不同的操作狀態(例如增強狀態302、普通狀態314、閒置狀態308和休眠狀態526 )之間切換。
圖8所示為根據本發明一個實施例的衛星導航設備(例如GPS設備IOO)的操作流程圖800。圖8將結合圖1A至圖7進行描述。圖8所涵蓋的具體操作步驟僅僅作為示例。也就是說，本發明適用其他合理的操作流程或對圖8進行改進的操作步驟。
在步驟802中，處理單元(例如處理單元118 )才艮據多個衛星信號(例如GPS信號103 )定位衛星導航接收裝置(例如GPS接收器116 )。
在步驟804中，時鐘生成器(例如時鐘生成器120)提供參考時鐘(例如參考時鐘156)給處理單元。
在步驟806中，控制包含處理單元和時鐘生成器的衛星導航接收裝置運行在多個操作狀態，其中，操作狀態包括當處理單元斷電而時鐘生成器上電時的休眠狀態。在一個實施例中，處理單元包括多個信道(例如信道164),用於捕獲和跟蹤產生衛星信號的多個衛星。衛星導航接收裝置可被切換到閒置狀態，其中，當處理單元上電且所有信道都被關閉時，衛星導航接收裝置進入閒置狀態。在一個實施例中，當處理單元和時鐘生成器都上電時，衛星導航接收裝置進入工作狀態。衛星導航接收裝置可交替地運行在具有第 一 預設時間周期T1的工作狀態和具有第二預設時間周期T2的休眠狀態。此外，衛星導航接收裝置還可運行在具有預設時間周期的工作狀態，然後運行在休眠狀態，直到接收到用於激活處理單元的信號。
上文具體實施方式
和附圖僅為本發明的常用實施例。顯然，在不脫離權利要求所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、布局、比例、材料、元素、組件及
26其它方面有所變化。因此，在此公開的實施例僅用於說明而非限制，本發明的範圍由所附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前的描述。
權利要求
1.一種衛星導航接收裝置，其特徵在於，所述衛星導航接收裝置包括處理單元，用於根據多個衛星信號定位所述衛星導航接收裝置；耦合於所述處理單元的時鐘生成器，用於提供參考時鐘給所述處理單元；及耦合於所述處理單元和所述時鐘生成器的電源管理接口，用於控制所述衛星導航接收裝置在多個操作狀態之間的轉換，其中，所述操作狀態包括當所述處理單元斷電而所述時鐘生成器上電時的休眠狀態。
2. 根據權利要求l所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於， 所述處理單元包括多個信道，用於捕獲和跟蹤提供所述衛星信 號的多個衛星，其中，所述操作狀態包括當所述處理單元上電 且所述信道全部被關閉時的閒置狀態。
3. 根據權利要求l所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於， 所述衛星信號的傳播時間是根據所述參考時鐘進行計量的。
4. 根據權利要求l所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於， 所述休眠狀態的持續時間是根據所述參考時鐘進行計量的。
5. 根據權利要求l所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於， 還包括耦合於所述電源管理接口的控制器，用於提供多個控制信 號給所述電源管理接口 ，以控制所述操作狀態之間的所述轉換。
6. 根據權利要求5所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於， 所述控制信號是由機器可執行的導航軟體程序產生的。
7. 根據權利要求5所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於， 所述控制信號是響應硬體操作而產生的。
8. 根據權利要求l所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於，所述操作狀態包括當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時 的工作狀態，其中，所述電源管理接口控制所述衛星導航接收 裝置交替地運行在具有第 一 預設時間周期的所述工作狀態和具 有第二預設時間周期的所述休眠狀態。
9. 根據權利要求l所述的衛星導航接收裝置，其特徵在於，所述操作狀態包括當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時 的工作狀態，其中，所述電源管理接口控制所述衛星導航接收 裝置運行在具有預設時間周期的所述工作狀態，然後運行在所 述休眠狀態，直到所述衛星導航接收裝置接收到用以激活所述 處理單元的信號。
10. —種衛星導航接收裝置的控制方法，其特徵在於，所 述控制方法包括處理單元根據多個衛星信號定位所述衛星導航接收裝置；時鐘生成器提供參考時鐘給所述處理單元；及控制所述衛星導航接收裝置在多個操作狀態之間轉換，其中，所述操作狀態包括當所述處理單元斷電而所述時鐘生成器上電時的^f木眠狀態。
11. 根據權利要求10所述的衛星導航接收裝置的控制方法， 其特徵在於，所述處理單元包括多個信道，用於捕獲和跟蹤產 生所述衛星信號的多個衛星，其中，所述控制所述衛星導航接 收裝置在多個操作狀態之間的轉換的步驟包括當所述處理單元上電時關閉所述信道中的所有信道，以控 制所述衛星導航接收裝置進入閒置狀態。
12. 根據權利要求10所述的衛星導航接收裝置的控制方法， 其特徵在於，還包括控制所述衛星導航接收裝置交替地運行在具有第一預設時 間周期的工作狀態和具有第二預設時間周期的所述休眠狀態，其中，當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時，所述衛星 導航接收裝置進入所述工作狀態。
13. 根據權利要求10所述的衛星導航接收裝置的控制方法， 其特徵在於，還包括控制所述衛星導航接收裝置運行在具有預設時間周期的工 作狀態，然後運行在所述休眠狀態，直到所述衛星導航接收裝 置接收到用於激活所述處理單元的信號，其中，當所述處理單 元和所述時鐘生成器都上電時，所述衛星導航接收裝置進入所 述工作狀態。
14. 一種衛星導航設備，其特徵在於，所述衛星導航設備 包括具有多種操作狀態的衛星導航接收器，該衛星導航接收器 包括處理單元，用於根據多個衛星信號產生多個坐標信號；及耦合於所述處理單元的時鐘生成器，用於提供參考時 鍾給所述處理單元；耦合於所述衛星導航接收器的控制器，用於控制所述衛星 導航接收器在所述操作狀態之間的轉換，其中，所述操作狀態 包括當所述處理單元斷電而所述時鐘生成器上電時的休眠狀 態；及耦合於所述衛星導航接收器的顯示裝置，用於根據所述坐 標信號顯示所述衛星導航設備的位置。
15. 根據權利要求14所述的衛星導航設備，其特徵在於， 所述處理單元包括多個信道，用於捕獲和跟蹤產生所述衛星信 號的多個衛星，其中，所述操作狀態包括當所述處理單元上電 且所述信道全部被關閉時的閒置狀態。
16. 根據權利要求14所述的衛星導航設備，其特徵在於，所述操作狀態包括當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時的工作狀態，其中，所述衛星導航接收器交替地運行在具有第一預設時間周期的所述工作狀態和具有第二預設時間周期的所述休眠狀態。
17. 根據權利要求14所述的衛星導航設備，其特徵在於，所述操作狀態包括當所述處理單元和所述時鐘生成器都上電時的工作狀態，其中，所述衛星導航接收器運行在具有預設時間周期的所述工作狀態，然後運行在所述休眠狀態，直到所述導航設備接收到用於激活所述處理單元的信號。
18. 根據權利要求14所述的衛星導航設備，其特徵在於，所述控制器監測所述顯示裝置的狀態，並根據所述顯示裝置的所述狀態控制所述操作狀態之間的所述轉換。
19. 根據權利要求14所述的衛星導航設備，其特徵在於，所述操作狀態之間的所述轉換是由安裝在所述控制器中的機器可執行的導航軟體程序來控制的。
20. 根據權利要求14所述的衛星導航設備，其特徵在於，所述控制器監測所述衛星導航設備上的多個按鈕的狀態，並根據所述按鈕的所述狀態控制所述操作狀態之間的所述轉換。
全文摘要
本發明公開了一種衛星導航設備、衛星導航接收裝置及其控制方法。該衛星導航接收裝置包括處理單元，用於根據多個衛星信號定位衛星導航接收裝置；耦合於處理單元的時鐘生成器，用於提供參考時鐘給處理單元；及耦合於處理單元和時鐘生成器的電源管理接口，用於控制衛星導航接收裝置在多個操作狀態之間的轉換，其中，該操作狀態包括當處理單元斷電而時鐘生成器上電時的休眠狀態。本發明的衛星導航接收器可根據用戶需求和系統需要運行於多個操作狀態。因此，衛星導航接收器的效率可得到提高。此外，當衛星導航接收器運行在閒置狀態、休眠狀態或關閉狀態時，衛星導航接收器的能耗可得到降低。
文檔編號G01S1/02GK101661092SQ200910167130
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月24日 優先權日2008年8月26日
發明者餘曉光, 王洪章 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司