CN101726726A - 移动装置、全球导航卫星系统装置及省电方法 - Google Patents

移动装置、全球导航卫星系统装置及省电方法 Download PDF

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Abstract

一种移动装置、全球导航卫星系统装置及省电方法，所述全球导航卫星系统装置包含射频前端、多个相关信道、存储装置以及处理器。所述射频前端用于从多个卫星接收卫星信号；多个相关信道中每一相关信道用于对卫星信号执行相关程序以产生对应于卫星的相关结果；存储装置用于存储相关结果；以及处理器用于基于相关结果执行捕获及追踪程序。以上所述的移动装置、全球导航卫星系统装置及省电方法能够提供更具有弹性的装置结构并减少电能消耗。

Description

移动装置、全球导航卫星系统装置及省电方法
技术领域
本发明有关于一种省电方法以及一种适用于全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)装置的系统。
背景技术
一般来说，省电常常是GNSS装置的关注事项。在特定环境下，GNSS装置并不需要一直保持追踪(tracking)以不断锁定其自身的位置。图1是传统的GNSS信号接收的流程图，其中GNSS装置的相关信道(correlation channel)及处理器被周期性地关闭。当侦测到卫星信号具有高质量时，捕获(acquisition)及追踪的效率也极大地增加。实验证明，在所述环境下暂时关闭相关组件而不影响追踪结果是可以实现的。在步骤201中，配置唤醒(wake up)进程。所述唤醒进程用来在特定标准满足时通知GNSS装置启动。所述标准可包含定时器、输入装置的触发或航迹推算(dead reckoning)装置的信号。休眠(sleep)时间可被配置为通知GNSS装置下一休眠时间。随后，在步骤203中，GNSS装置进入休眠模式，且状态决定程序被周期性地执行。进入休眠模式之前，与位置有关的变量可存储于GNSS装置的存储装置中。在步骤203中，检查所述标准以决定是否需要唤醒GNSS装置。若是，则在步骤205中GNSS装置被唤醒。所有组件，包含相关信道、存储装置以及处理器都被开启并初始化，且变量被存储以用于进一步的捕获与追踪程序。在下一休眠时间，GNSS装置在步骤207中重新进入休眠模式，程序返回至步骤203。
由于GNSS装置中大部分组件都被关闭，电能消耗可被降到最低。然而，当应用在快速变换条件下时，所述方案则会导致不可估测的情形发生：GNSS装置可能处于休眠模式而无法操作。因此，其需要一种更有具弹性的结构。
发明内容
为了提供更具有弹性的装置结构并减少电能消耗，特提供以下技术方案：
本发明的实施例提供一种省电方法，应用于全球导航卫星系统装置，所述方法包含：从多个卫星接收多个卫星信号以执行多个相关程序，其中每一相关程序对应于一个卫星；以及基于对应的相关进程使能或禁能至少一个相关程序。
本发明的实施例另提供一种全球导航卫星系统装置，用于处理从多个卫星获取的卫星信号，所述全球导航卫星系统装置包含多个相关信道、存储装置以及处理器。多个相关信道的每一相关信道对卫星信号执行相关程序，以产生对应于一个卫星的相关结果；存储装置用于存储相关结果；以及处理器耦接于存储装置，基于相关结果执行捕获及追踪程序，其中基于对应的相关进程，每一相关信道都被周期性地开启及关闭。
本发明的实施例又提供一种移动装置，其包含所述的全球导航卫星系统装置。
以上所述的移动装置、全球导航卫星系统装置及省电方法，能够基于相关进程周期性地开启及关闭相关信道，从而提供了一种更具有弹性的装置结构并减少了电能消耗。
附图说明
图1是传统的GNSS信号接收的流程图。
图2是依本发明实施例的GNSS装置的示意图。
图3是依本发明实施例的导航方法的流程图。
图4是依本发明实施例的基于相关进程的操作的流程图。
图5是依本发明实施例的相关进程下相关结果的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
图2是依本发明实施例的GNSS装置的示意图。所述GNSS装置可符合全球定位系统(Global Positioning System，GPS)标准(包含GNSS标准组的标准)，接收卫星信号以进行定位。所述GNSS装置包含射频(Radio Frequency，RF)前端104，用于处理从天线102接收的RF信号#RF，并将数字信号#D输出至多个相关信道110。相关信道110物理上并列配置以同时对所有卫星执行相关计算，并分别产生多个相关结果#S1、#S2...#Sn。相关结果#S1、#S2...#Sn被存储至存储装置106，而处理器108则利用相关结果#S1、#S2...#Sn来执行捕获及追踪程序。
图3是依本发明实施例的导航方法的流程图。本实施例的硬件结构如图2所示。在本实施例中，射频前端104、存储装置106以及处理器108未被关闭。相关信道110是分别由相关进程来管理以被开启或关闭的。具体地，卫星信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)决定相关信道110的开启或关闭。由于省电方案实施于每一相关信道，因此，相关信道110中一些相关信道可以一直运行，而另一些则被关闭。在步骤301中，射频前端104从多个卫星接收卫星信号#RF，并将数字信号#D输出至相关信道110。在步骤303中，数字信号#D被传送至相关信道110以执行对应的相关程序。一般来说，相关程序是卫星捕获的必要步骤，其包含至少一个相干相关(coherent correlation)程序。现有技术中有很多不同的基于数字信号#D来执行相干相关程序的方法，因此详细说明在此略过，以简化说明。相关结果#S1、#S2...#Sn可以从对应于每一卫星的卫星信号中产生。在步骤305中，基于所述相关结果执行进一步的捕获及追踪程序。
在本实施例中，步骤303中的相关信道110是基于对应的相关进程而分别开启或关闭的，而开启与关闭的发生则被定义为占空比(duty cycle)。图4是依本发明实施例的基于相关进程的相关程序的操作流程图。在步骤401中，配置相关进程。所述相关进程定义了在特定周期内相关信道110的占空比。占空比是定义相关信道110的有效时间(active time)与特定周期的比例，所述特定周期包含有效时间及无效时间(inactive time)，而所述时间是基于GNSS装置的不同状态而决定的。举例来说，当处理器108在步骤305中利用相关结果获取GNSS装置的位置及动态信息(dynamics)时，可基于卫星的分布(distribution)来估测精度衰减因子(Dilution Of Precision，DOP)。GNSS装置的动态信息至少包含GNSS装置的速度及加速度其中之一。若GNSS装置快速移动，则无效时间应当缩短。与此相反，慢速移动的GNSS装置则配置较长的无效时间较佳。DOP可影响位置估测的准确度，举例来说，当DOP失效时，需要更长的有效时间来锁定位置。由于在有效时间内所述位置是连续更新的，因此，其定位准确度(fixedaccuracy)也可依据变动误差(variation error)来估测。每一卫星的信号质量，例如SNR，可从对应的卫星信号中估测得出。当信号质量良好时，较短的有效时间也足以获取准确的位置。因此，相关进程的占空比可基于一个或多个所述变量来决定，所述变量包含信号质量、GNSS装置的动态信息、DOP以及GNSS装置的定位准确度。
进程配置完成后，在步骤403中，相关信道110被初始化以在相关进程所定义的有效时间内执行相关程序。相关信道110可包含相干模块及非相干模块(未画出)。相干模块对卫星信号执行相干相关程序以形成频率偏移(frequencyshift)与码相位(code phase)的矩阵。在矩阵中，对应于推测的频率偏移与码相位对的相关结果在一段相干积分时间(coherent integration time)内被累积。依据GPS标准，所述相干积分时间通常为20毫秒(ms)。非相干模块执行非相干相关(incoherent correlation)程序，将不同时段中所形成的多个矩阵相加，以获取对应于频率偏移与码相位对的峰值(peak value)。理论上，频率偏移与码相位对即为期望的相关结果#Sn，其随后被传送至捕获及追踪程序。信号功率也可从非相干模块中获取。
在步骤405中，当相关信道110有效时，处理器108遵循相关进程以监视相关信道110是否需要被关闭。若有效时间未用完，程序返回至步骤403，从而相关程序可连续执行。
在步骤407中，当已达关闭时间时，相关信道110进入休眠，其休眠时间为相关进程中定义的无效时间。步骤409在无效时间内执行，处理器108周期性地检查关闭的相关信道110是否需要开启。相关信道110也可以在侦测到期望事件时被唤醒，所述期望事件例如快速动态信息变换或航迹推算变换。当依照进程已达开启时间时，程序返回至步骤403。
图5是依本发明实施例的相关进程下相关结果的示意图。图5的上半部是数字信号#D的SNR随时间的变化，下半部是由相关信道110产生的相关结果其中之一#Sn。如图所示，相关结果#Sn在基本周期(basic period)P内被重置及重新累积。有效时间与无效时间是基于基本周期P而定义的。基本周期P可以是相干积分时间20ms的倍数。在A时段，SNR良好，因此图中用表示占空比的有规律的图形来表示相关信道110的开启或关闭，举例来说，两开一闭，即占空比可为2/3。在B时段，SNR退化，在此情形下需要执行更严格的相关程序，因此相关信道110依照进程连续运行。在C时段，SNR比B时段时好，但仍比A时段时差。在此情形下，占空比被配置为3/4，其比A时段的占空比更高。
以上所述GNSS装置的相关信道110可以是多个相同的硬件电路，或由处理器108执行的具有不同信道变量的软件子程序(subroutine)。可选地，相关信道110也可由通过时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)来执行多个相关程序的一个硬件电路来实现。上述GNSS装置可以是移动装置的一部分，而所述移动装置例如手机(cell phone)或个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)，而其实施的省电方法可以是与基本硬件(例如GPS接收器)相互作用的软件程序。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种省电方法，应用于全球导航卫星系统装置，该方法包含：
从多个卫星接收多个卫星信号以执行多个相关程序，其中每一相关程序对应于一个卫星；以及
基于对应的相关进程使能或禁能至少一个相关程序。
2.如权利要求1所述的省电方法，更包含：
基于该多个卫星的分布估测精度衰减因子；
通过该多个卫星信号获取该全球导航卫星系统装置的位置及动态信息；以及
基于该全球导航卫星系统装置的位置计算该全球导航卫星系统装置的定位准确度。
3.如权利要求2所述的省电方法，更包含：
估测每一卫星的卫星信号的质量。
4.如权利要求3所述的省电方法，其特征在于：每一相关进程都包含周期以及占空比，该占空比用于定义该周期中相关程序处于被使能的时间。
5.如权利要求4所述的省电方法，更包含：
基于对应卫星的卫星信号质量、该全球导航卫星系统装置的动态信息、该精度衰减因子以及该全球导航卫星系统装置的定位准确度调整相关进程的占空比。
6.一种全球导航卫星系统装置，用于处理从多个卫星获取的卫星信号，包含：
多个相关信道，每一相关信道对该卫星信号执行相关程序，以产生对应于一个卫星的相关结果；
存储装置，用于存储该相关结果；以及
处理器，耦接于该存储装置，基于该相关结果执行捕获及追踪程序，其中基于对应的相关进程，每一相关信道都被周期性地开启及关闭。
7.如权利要求6所述的全球导航卫星系统装置，其特征在于：该处理器：
基于该多个卫星的分布估测精度衰减因子；
利用该相关结果获取该全球导航卫星系统装置的位置及动态信息；以及
基于该全球导航卫星系统装置的位置计算该全球导航卫星系统装置的定位准确度。
8.如权利要求7所述的全球导航卫星系统装置，其特征在于：该处理器进一步估测每一卫星的卫星信号的质量。
9.如权利要求8所述的全球导航卫星系统装置，其特征在于：每一相关进程都包含周期以及占空比，该占空比用于定义该周期中相关程序处于被使能的时间。
10.如权利要求9所述的全球导航卫星系统装置，其特征在于：该处理器基于对应卫星的卫星信号质量、该全球导航卫星系统装置的动态信息、该精度衰减因子以及该全球导航卫星系统装置的定位准确度来调整相关进程的占空比。
11.一种移动装置，其特征在于：该移动装置包含权利要求6至10中任一项所述的全球导航卫星系统装置。
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