CN101868735A - 控制定位模块的操作 - Google Patents

Abstract

一种装置包括：模块、磁力计和控制器。所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出。所述磁力计包括磁性传感器布置。所述控制器被布置以便取决于在所述磁力计的输出处所提供的信号来控制所述模块的操作。

Description

控制定位模块的操作

技术领域

本发明涉及包括模块和磁力计(magnetometer)的装置。本发明还涉及控制模块的操作的方法。

背景技术

包括定位接收器(例如用于在全球定位系统(GPS)中操作的接收器)的电池供电的便携式设备是已知的。起初，GPS接收器仅在显示器上读出接收器的位置。通过实现位置固定来确定位置。这涉及接收来自定位系统发射器(典型地，低地球轨道卫星)的信号，以及基于从所接收到的信号导出的信息来实现特定的计算。GPS接收器的操作从接收器的电池消耗了大量电荷。

现在，相对普遍地将GPS接收器集成在导航设备中。用于在车辆中使用的导航设备通常连接至车辆中的电力源，从而不必特别关心那些设备的功耗。现在还已知地将GPS接收器包括在诸如移动电话和个人数字助理(PDA)这样的设备中，其会具有多种其它能力，通常包括经由无线电网络的语音和/或数据通信。在这样的设备中，由于高功耗等同于较短的电池寿命，因此用户更关心功耗。

本发明是在这一环境下做出的。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种装置，其包括：

模块，所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出；

磁力计，其包括磁性传感器布置；以及

控制器；

其中，所述控制器被布置以便取决于在所述磁力计的输出处所提供的信号来控制所述模块的操作。

这与用于检测装置的位置改变的其它方式形成对比。特别地，当在没有任何较大的位置改变的情况下存在一定移动时，基于加速计的装置可以提供输出。如果要基于加速计传感器数据来控制所述模块，则通常可以在没有位置改变的情况下不必要地控制所述模块的操作。

由于装置(特别地，便携式设备)可以配备有磁力计，用于向所述装置提供罗盘功能，因此本发明可以不再需要或需要相对少量的附加硬件和相对少量的附加软件来提供对模块的依赖于位置的控制。在移动通信设备包括罗盘功能和导航功能的情况下，例如，可以在相对少量的专用软件的情况下，通过简单过程来使用磁力计的校准布置，从而控制与导航功能相关联的定位模块的操作。

所述装置的第一缺点在于：当所述装置没有改变其位置时(举例来说，如果磁体或具有磁特性的某物(例如包括大量铁含量的物质)在所述装置附近移动的话)，可以控制所述模块的操作。第二缺点在于：在某些情形下，位置可能在实质上改变，但是磁场的改变不足以被检测为位置改变。在这种情况下，所述模块可能不那么最优地得到控制。然而，发明人认为在考虑了可从本发明获得的优点之后，这些都是可接受的。

所述装置可以进一步包括：校准器，其可操作以便利用在磁力计传感器布置的输出处所提供的信号来实现校准过程，其中，所述控制器被布置以便取决于所述校准器的输出来控制所述模块。

所述控制器可以被布置以便：取决于涉及由所述校准器所提供的精度估计数据的计算来控制所述模块。这里，所述控制器可以被布置以便取决于关于以下内容的确定来控制所述模块：由所述校准器提供的精度估计数据是否指示从相对高精度的状态改变为相对低精度的状态。

所述控制器可以被布置以便取决于关于以下内容的确定来控制所述模块：由所述校准器提供的数据是否在一段时间内或自从一事件以来已在很大程度上改变。

所述控制器可以被布置以便：取决于涉及由所述校准器所提供的校正参数数据的计算来控制所述模块。

所述控制器可操作以便：在所述校准器指示正在进行校准时的时段中，控制所述模块要按照与在所述校准布置指示正在相对频繁地进行校准时的时段中所述模块被操作的频率相比，相对不频繁地被操作。

所述控制器可操作以便响应于以下内容的确定而增加所述模块的操作频率：所述校准器的输出指示所述装置所暴露的磁场已从相对静态改变为相对动态。

所述控制器可操作以便响应于以下内容的确定而降低所述模块的操作频率：所述校准器的输出指示所述装置所暴露的磁场已从相对动态改变为相对静态。

在所述模块是作为当所述装置保持在一位置处时而无需被操作的模块的情况下，这些特征可能特别有用。这是具有定位模块(例如GPS接收器)的情况，但是本发明可更为广泛地使用。使用本发明的这些特征，可通过减少所述模块的不必要的加电来降低所述装置的功耗。

所述模块可以是定位模块。本发明在应用于包括定位模块的装置时具有特别的优点。特别地，当所述装置的位置没有明显改变时，使用来自校准过程的数据允许定位接收器保持断电。在GPS接收器的情况下这是特别重要的，因为获得位置固定可能消耗相当大量的能量，并且因而对于所述装置的电池资源造成大量消耗。使用本发明，所述装置的电池寿命可通过减少在给定时间段中进行的位置固定的数目而大大增加。

本发明的第二方面提供了一种方法，其包括：

从包括磁性传感器布置的磁力计接收信号；以及

根据所述信号来控制模块，所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出。

本发明的第三方面提供了一种存储有用于控制计算机装置的计算机代码的介质，其包括：

用于从包括磁性传感器布置的磁力计接收信号的计算机代码；以及

用于根据所述信号来控制模块的计算机代码，所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出。

附图说明

现在将仅通过示例，参照附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的装置的实施例的示意图；

图2是示出了在图1的装置上运行的方位计算和校准过程的流程图；

图3是示出了在图1的装置上运行的功率状态确定过程的流程图；以及

图4是示出了根据功率状态用于控制图1的装置的模块操作的过程的操作流程图。

具体实施方式

在附图中，对于类似的元件重用参考标号。

参照图1，示出了根据本发明的设备10。该设备包括通过总线13彼此连接的处理器11和存储器12。设备10包括电池15形式的电源，其对于需要电力的设备10的所有组件供电。

设备10包括连接至天线17的GPS接收器16。GPS接收器16可以采用任何适当的形式。

设备10还包括磁力计传感器布置18。磁力计传感器布置18可以采用任何适当的形式。例如，其可以是在US-B-7,177,779中所示和所述类型的磁力计传感器布置。图1中所示类型的磁力计传感器布置是已知的。

设备10还包括加速计传感器19。这些可以采用任何适当的形式。

处理器11能够通过经由接口20将磁力计传感器布置18和加速计传感器19连接至处理器11的方式，接收来自磁力计传感器布置18和加速计传感器19的传感器数据。处理器11和磁力计传感器布置18可看作构成磁力计。

处理器11通过控制线24连接至GPS接收器16。数据线25连接了GPS接收器和处理器11，用于携带到达处理器11的定位数据。

现在将描述设备10的操作。处理器11可操作以便根据在存储器12中存储的多个计算机程序(一般地，在附图中用14来指示)实现特定功能。这些功能包括罗盘功能和导航功能。也可存在其它功能，如以下更为详细的描述。

罗盘功能允许设备10向用户通知设备的航向(heading)，即，设备正在定点的方向。在本说明书中，术语“航向”与方向、方位和定向交替使用。这通过使用方位计算过程以计算与设备10相关的磁北方向来实现。为此，处理器11使用来自磁力计传感器布置18的数据来计算传感器18的定向，并且因而计算设备10的定向。方位计算过程是在存储器12中存储的并在处理器11上运行的计算机程序，即附图中由21所指示的多个程序之一。

现在将参照图2描述在处理器11执行方位计算和校准过程中的操作。每当可能需要方位信息时，该过程便在后台持续运行。

操作在步骤S10开始。在步骤S11，确定是否需要方位测量。在需要方位测量之前，该过程围绕步骤S11保持循环。一旦需要方位测量，操作便进行到步骤S12。这里，处理器使用接口20读取由磁力计传感器布置18所提供的传感器数据。

在步骤S13，该过程实现校准。所使用的确切校准算法对于本发明来说并不重要。以下是对校准步骤及其目的的说明。

校准步骤S13将传感器的读取分成两部分，特别地(a)由地球地磁所产生的磁场，以及(b)磁场的其它源。可以理解，当磁力计传感器布置18的方位改变时，由地球地磁所产生的磁场改变，并且由磁场的其它源所产生的磁场取决于其它的外部因素而改变。因而，即使方位没有改变，传感器数据也可改变。这可以发生在设备移动到存在不同磁场的位置时，或者在设备10附近的磁对象被移动时。

如图2所示，校准步骤S13的输出是包括精度估计和校正参数的数据。该数据可用于从磁力计传感器读取中去除磁场的其它影响源。在下次实现校准步骤S13时，该数据还用作校准步骤S13的输入。

该过程使用精度估计在步骤S14处确定磁力计是否被校准。这可以涉及将精度估计与门限的简单比较。如果磁力计没有被校准，则该过程返回至步骤S12，在这里读取新的传感器数据。然后，由校准过程S13使用新的传感器数据、精度估计和校正参数来提供新的精度估计和新的校正参数。该操作被重复，直到步骤S14确定磁力计被校准，此时该过程前进到在步骤S15计算方位。该步骤利用传感器数据、精度估计和校正参数来计算设备10的方位。简单地讲，步骤S15从地球的地磁所产生的磁场中减去由其它磁场源所产生的磁场。在步骤S15之后，该过程返回步骤S10。

根据需要，由此获得的方位测量可由设备10的功能使用。举例来说，通过程序14，处理器11可以使用方位信息来提供罗盘功能，例如，在设备10的显示器(未示出)上显示罗盘针的图形表示。作为替换，方位信息可以与从加速计传感器19提供的数据得到的测量进行组合。这样的组合可允许处理器11检测用户交互手势，并且由此实现用户输入。这可以是游戏应用中的特定使用。在这种情况下，并不向用户呈现磁北的表示。

如果为了除方位测量之外的某些目的而需要磁力计数据，则可以省略步骤S15。

GPS接收器16响应于在控制线24上从处理器11接收的激励信号而实现位置固定。一旦已经实现了固定，则可以通过数据线25将定位数据中继至处理器11。处理器11可以实现用于确定设备10的位置所需的任意计算量。一方面，可以在GPS接收器16中实现大多数计算。另一方面，可以由处理器11实现大多数计算。在任一情况下，在位置固定的实现之后，处理器11获知设备10的位置。该信息可通过任何方便的方式使用。例如，可由设备10上的导航功能来使用该位置信息。可选地，其可以用于提供依赖于位置的服务。每个位置固定均从电池15消耗大量电荷。

现在将参照图3描述在处理器11上运行的功率状态设置过程。功率状态设置过程是在存储器12中存储的并且在处理器11上运行的计算机程序21。该过程在步骤S20开始。在步骤S21，做出关于以下内容的确定：自从上次实现功率模式设置计算以来是否已经过足够的时间。该过程保持在包括延迟步骤S22的循环中，直到经过足够的时间，此时该过程前进到步骤S23。在这里，将图2的校准步骤S13所提供的校准输出数据与来自该过程的先前运行的相应数据进行比较。如上所述，校准输出数据包括精度估计和校正参数。

在步骤S24，该过程确定精度估计是否已在很大程度上降低。这可以按照任何适当的方式来执行。例如，可以将当前精度估计与先前精度估计之间的差与门限进行比较，而该步骤的结果取决于是否超过该门限。在否定确定的情况下，该过程继续到步骤S25。

在步骤S25，该过程确定校正参数是否已在很大程度上改变。这可以按照任何适当的方式来执行。例如，可以将当前校正参数与先前校正参数之间的差的测量与门限进行比较，且该步骤的结果取决于是否超过该门限。

在来自步骤S24或步骤S25的肯定确定的情况下，该过程进行到步骤S26。在这里，使设备处于全功率模式，在下面较为详细地说明了其含义。如果设备10已经处于全功率模式，那么步骤S26不引起改变。如果设备10还没处于全功率模式，那么步骤S26促使进入全功率模式，并且退出先前存在的模式(功率节约模式)。在给定时间，设备10可以仅处于两个模式之一。

在步骤S25的否定确定的情况下，该过程前进到步骤S27。步骤S26和S27彼此并行。在步骤S27，使得该设备处于GPS功率节约模式，在下面较为详细地说明了其含义。如果设备10已经处于功率节约模式，那么步骤S26不引起改变。如果设备10还没处于功率节约模式，那么步骤S26促使进入功率节约模式，并且退出先前存在的模式(全功率模式)。在给定时间，设备10可以仅处于两个模式之一。

在步骤S26和S27之后，该过程返回至步骤S21。步骤S21和S22确保步骤S23至S27不太频繁地被执行。

功率状态设置过程取决于校准状态所输出的数据来设置功率模式。特别地，功率状态设置过程取决于根据数据得到的关于以下内容的推论来设置功率模式：设备10是静止的还是正在移动。该推论是从校正参数的改变以及从精度信息得到的。

处理器11在程序21的控制下操作，以便利用从校准步骤S23得到的数据，从而确定如何操作GPS接收器16。现在将参照图4详细描述该过程，图4是示出了用于控制GPS接收器16的操作的过程的操作流程图。

当需要操作GPS接收器16时，在处理器11上运行用于控制GPS接收器16的操作的过程。当GPS接收器16变为可操作时，该过程在步骤S30开始。这响应于软件输入而发生，例如，所述软件输入是由设备10的导航功能引起的。在步骤S31，该过程请求位置固定。这涉及在控制线24上向GPS接收器16发送控制信号。

在步骤S32，该过程取决于如图3中所示的过程所设置的功率模式来初始化定时器。如果功率模式是全功率模式，则将定时器设置成值T1。如果模式是功率节约模式，则将定时器设置成值T2。例如，T1可以是15秒，而T2可以是60秒。在定时器初始化之后，起动定时器。定时器实时运行，即，独立于该过程。

在步骤S33，确定定时器是否期满。如果是，则该过程返回步骤S31，随后请求位置固定，并再次在步骤S31和S32初始化和起动定时器。当步骤S33确定定时器没有期满时，该过程继续到步骤S34。在这里，确定自从上次实现步骤S34以来功率模式是否已改变。功率模式可根据图3中所示的过程改变。如果功率模式没有改变，则该过程返回至步骤S33。这确保了该过程处于循环之中，直到定时器期满或存在功率模式的改变。

如果步骤S34确定功率模式已经改变，则该过程进行到步骤S35。在这里，确定改变是否是从全功率模式到功率节约模式。如果是，则在步骤S36，该过程将定时器值增加与定时器值T2和T1之间的差相等的量。例如，差可以是45秒。如果否，则该过程在步骤S37确定改变是否是从功率节约模式到全功率模式。如果是，则在步骤S38，该过程将定时器值减少定时器值T1和T2之间的差。这可以导致负的定时器值。负的定时器值指示期满的定时器。在步骤S36或步骤S38之后，该过程返回至步骤S33。如果步骤S37得到负的结果，则可以推断：GPS接收器26需要关闭。在这种情况下，该过程在步骤S39停止定时器，并且该过程结束。

用于控制GPS接收器16的操作的过程的效果在于：以取决于功率模式的间隔请求位置固定，这是通过基于图2的校准步骤S13所提供的数据由功率状态设置过程来确定的。通过在功率节约模式时比在全功率模式时更大的时间间隔来分离(即进一步从时间上隔开)位置固定。该过程的效果还在于：如果功率模式在位置固定之间有所改变，则调整定时器值，从而使得根据新的功率模式做出下一位置固定。特别地，如果模式改变到全功率模式，则提前(bring forward)下一位置固定。这特别有用，因为其指示了从相对固定的位置状态到移动状态的转变。如果模式改变到功率节约模式(其指示从移动状态到相对固定状态的转变)，则推迟下一位置固定。

这具有多个效果。当在功率节约模式下时，处理器11被布置以便在相对长的间隔下向GPS接收器16发送位置固定请求信号。因而，当校准步骤S23所提供的数据指示设备10的位置没有在很大程度上改变时，GPS接收器16的功耗相对低。当校准步骤S23所提供的数据指示设备10的位置改变得足以影响磁力计的校准时，处理器11被布置以便在更短的间隔下向GPS接收器16发送位置固定请求。因而，设备10被布置以便当设备的位置在更大程度上改变时更频繁地实现位置固定。

因而，GPS接收器16在功率节约模式下比在全功率模式下从电池15消耗更少的电荷。这没有实质地减少设备10的效力，因为当设备10在功率节约模式下时，设备10通常并不在任何较大程度上移动。因而，在该模式下，推断设备10的位置是相对固定的，并且GPS接收器16将返回的位置信息在一个位置固定和下一位置固定之间实质上并没有不同。这样，可以在不明显妨碍设备10的导航功能或使用由模决提供的数据的其它功能的效力的情况下，实现所消耗的功率量的明显降低。此外，就包括磁力计18和GPS接收器16的设备而言，可以简单地包括用于实现图3和图4的过程的某些附加软件来实现此功率节约。

在其它实施例中，该设备被布置以便在实质上如上所述那样地操作，不同的是，用停电模式代替功率节约模式。在这种情况下，根本不发送位置固定请求-即，GPS接收器16保持断电-此时磁力计传感器输出指示该设备处在相对静止条件下。

在其它实施例中，存在三个功率状态。控制该设备以便进入在考虑了磁力计传感器输出的情况下最适合的状态。在输出指示了快速移动的设备时，使得该设备处于全功率模式。在该模式下，相对频繁地发出位置固定请求。在输出指示了静止设备时，使得该设备处于功率节约模式，其中，相对不频繁地发出位置固定请求。在输出指示了慢速移动的设备时，使得该设备处于居中功率模式。在该模式下，按照处在频繁与不频繁速率之间的速率发出位置固定请求。在进一步的实施例中，存在多于三个功率状态。

在上文中，处理器11被布置以便仅取决于由校准步骤S13所提供的数据，以不同间隔向GPS接收器16发送位置固定请求。这仅是一个实施例，并且可以有多个变型。例如，在其它实施例中，还按照取决于其它输入(例如以下中的一个或多个：GPS确定的位置、GPS速度和加速计输入)的间隔来发出位置固定请求。在其它实施例中，仅按照取决于磁力计和加速计传感器数据的间隔来发出位置固定请求。该实施例在图1中示出。

此外，图3和图4的过程依赖于图2运行的方位计算和校准过程。如果方位计算和校准过程没有运行，例如因为不需要方位测量，则可以按照惯例来实现命令位置固定的频率。可选地，该设备可以被布置，从而使得每当需要GPS接收器26操作时，运行方位计算和校准过程。这具有运行方位计算和校准过程以及操作磁力计传感器布置从而消耗功率的效果(如若不然，情况并非如此)，但是在GPS接收器16中的功率节约在许多情形下将足以对此进行补偿。

可以理解，以上实施例是纯说明性的，并且本发明的范围仅由权利要求限定。各个备选方案都是可能的。

例如，不一定纯作为软件来实现图3和/或图4的过程。例如，其中任何一个或两者都可在硬件中或在硬件和软件的组合中实现。可选地，一个或两个过程可在处理器或与主处理器11分离的其它控制器中实现。

此外，尽管功率状态设置过程使用精度估计和校正参数，然而可以理解，可使用其它校准输出数据来推断设备10的移动状态，并基于此来控制模块。

此外，参照对GPS接收器设备(其可用术语表示成GPS接收器模块)的控制描述了实施例。然而，可以理解，本发明可用于控制具有取决于主机装置的位置的操作或输出的任何模块。

尽管在以上说明书中关注于相信是特别重要的本发明的那些特征，然而应当理解，申请人主张保护任何可专利性特征或在附图中涉及和/或示出的以上特征的组合，而无论是否特别强调。此外，应当理解，本领域技术人员在考虑了本公开之后，可在所述装置上做出修改和/或改进，这些同样在所附权利要求所阐述的本发明的范围和精神内。

Claims (21)

1.一种装置，其包括：

模块，所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出；

磁力计，其包括磁性传感器布置；以及

控制器；

其中，所述控制器被布置以便：取决于在所述磁力计的输出处所提供的信号，控制所述模块的操作。

2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：校准器，所述校准器可操作以便：利用在磁力计传感器布置的输出处所提供的信号来实现校准过程，其中，所述控制器被布置以便取决于所述校准器的输出来控制所述模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被布置以便：取决于涉及由所述校准器提供的精度估计数据的计算来控制所述模块。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制器被布置以便取决于关于以下内容的确定来控制所述模块：由所述校准器提供的精度估计数据是否指示从相对高精度的状态改变为相对低精度的状态。

5.根据权利要求2至4中任何一项所述的装置，其中，所述控制器被布置以便取决于关于以下内容的确定来控制所述模块：由所述校准器提供的数据是否在一段时间内或自从一事件以来已在很大程度上改变。

6.根据权利要求2至5中任何一项所述的装置，其中，所述控制器被布置以便：取决于涉及由所述校准器所提供的校正参数数据的计算来控制所述模块。

7.根据权利要求2至6中任何一项所述的装置，其中，所述控制器可操作以便：在所述校准器指示正在进行校准时的时段中，控制所述模块要按照与在所述校准布置指示正在相对频繁地进行校准时的时段中所述模块被操作的频率相比，相对不频繁地被操作。

8.根据权利要求2至7中任何一项所述的装置，其中，所述控制器可操作以便响应于以下内容的确定而增加所述模块的操作频率：所述校准器的输出指示所述装置所暴露的磁场已从相对静态改变为相对动态。

9.根据权利要求2至8中任何一项所述的装置，其中，所述控制器可操作以便响应于以下内容的确定而降低所述模块的操作频率：所述校准器的输出指示所述装置所暴露的磁场已从相对动态改变为相对静态。

10.一种方法，其包括：

从包括磁性传感器布置的磁力计接收信号；以及

根据所述信号来控制模块，所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：

使用校准器来实现利用所述信号的校准过程；以及

取决于所述校准器的输出来控制所述模块。

12.根据权利要求11所述的方法，其包括：取决于涉及由所述校准器所提供的精度估计数据的计算来控制所述模块的操作。

13.根据权利要求12所述的方法，其包括取决于关于以下内容的确定来控制所述模块：由所述校准器提供的精度估计数据是否指示从相对高精度的状态改变为相对低精度的状态。

14.根据权利要求11至13中任何一项所述的方法，其包括取决于关于以下内容的确定来控制所述模块：由所述校准器提供的数据是否在一段时间内或者自从一事件以来已在很大程度上改变。

15.根据权利要求11至14中任何一项所述的方法，其包括：取决于涉及由所述校准器所提供的校正参数数据的计算来控制所述模块。

16.根据权利要求11至15中任何一项所述的方法，其包括：在所述校准器指示正在进行校准时的时段中，按照与在所述校准布置指示正在相对频繁地进行校准时的时段中所述模块被操作的频率相比，相对不频繁地操作所述模块。

17.根据权利要求11至16中任何一项所述的方法，其包括响应于以下内容的确定而增加所述模块的操作频率：所述校准器的输出指示所述装置所暴露的磁场已从相对静态改变为相对动态。

18.根据权利要求11至17中任何一项所述的方法，其包括响应于以下内容的确定而降低所述模块的操作频率：所述校准器的输出指示所述装置所暴露的磁场已从相对动态改变为相对静态。

19.根据权利要求10至18中任何一项所述的方法，其中，所述模块是定位模块。

20.机器可读指令，当由计算机装置执行时，其控制所述计算机装置实现根据权利要求9至19中任何一项所述的方法。

21.一种存储有用于控制计算机装置的计算机代码的介质，其包括：

用于从包括磁性传感器布置的磁力计接收信号的计算机代码；以及

用于根据所述信号来控制模块的计算机代码，所述模块具有取决于所述装置的位置的操作或输出。

Images