CN102778682A

CN102778682A - 基于加速度计输入确定gps操作模式

Info

Publication number: CN102778682A
Application number: CN2012101442448A
Authority: CN
Inventors: 沙尔利·亚伯拉罕
Original assignee: Zyray Wireless Inc
Current assignee: Broadcom Corp; Zyray Wireless Inc
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-11-14
Also published as: EP2522955A1; US9546873B2; TWI507706B; US9080875B2; TW201250274A; US20120290252A1; US20150316654A1

Abstract

本发明公开了一种基于加速度计输入确定GPS操作模式的电子装置。该电子装置包括通信接口、GPS接收器、加速度计模块和处理电路系统。该处理电路系统从所述加速度计模块接收加速度计输出，并对该加速度计输出和多个加速度特征进行比较。基于该比较，选择加速度分布图。基于所述加速度分布图选择该GPS接收器的GPS操作模式。可基于由所述通信接口提供的一种或多种类型的通信来选择该加速度分布图。在一个实施方式中，所选择的GPS操作模式对应于不同的运行环境。

Description

基于加速度计输入确定GPS操作模式

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年5月11日提交的美国临时申请61/484,939、2011年5月23日提交的美国专利申请13/113,775的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明总的来说涉及电子装置；更具体地，涉及支持全球定位系统（GPS）操作的电子装置。

背景技术

通信系统是众所周知的。通信系统包括有线通信系统和无线通信系统。有线通信系统包括公共交换电话网络（PSTN）、广域网（WAN）、局域网（LAN）和其它适用有线或光学媒体进行数据传输的网络。无线通信系统包括蜂窝电话系统、卫星通信系统、无线局域网（WLAN）、无线个域网（WPAN）和在服务终端和网络基础架构之间采用无线链路的其它网络。当然，很多通信使用无线通信系统和有线通信系统的组合来提供。

移动导航系统已经变得相当受欢迎。手持全球定位系统（GPS）终端已经有了一段时间，且很常用。这些手持GPS终端包括可安装在汽车、飞机或船上的那些GPS终端，和那些简单地由人携带的GPS终端。现在很多蜂窝手机都具有GPS接收器和支持GPS导航的支持应用。

GPS定位是典型的密集型处理。必须基于GPS装置的使用来选择各种GPS操作参数。例如，用于飞机的GPS装置必须补偿由其运动引起的多普勒效应。此外，还须基于应用来定制使用GPS坐标的导航系统。带有GPS接收器的蜂窝电话的用户通常行走很多步，停下来观察周围环境，然后继续行走。GPS导航应用须进行操作以便在这些操作中准确地描述使用主体的位置。类似地，汽车导航系统须考虑汽车通常会高速越野冒险或者慢速驶入交叉路口。即使不知道蜂窝手机的具体操作模式，也必须解决蜂窝手机应用的这些问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种电子装置，包括：全球定位系统（GPS）接收器；加速度计模块，可操作以产生加速度计输出；以及处理电路系统，耦接至该加速度计模块，该处理电路系统可操作以：对该加速度计输出和多个加速度特征进行比较；基于该比较，选择一加速度分布图；以及基于该加速度分布图选择该GPS接收器的GPS操作模式。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于操作电子装置的方法，包括：确定该电子装置的加速度计模块的加速度计输出；对该加速度计输出和多个加速度特征进行比较；基于该比较，选择一加速度分布图；基于该加速度分布图选择该电子装置的GPS接收器的全球定位系统（GPS）操作模式；以及基于该加速度分布图操作该GPS接收器。

附图说明

图1为示出根据本发明一个以上实施方式构造的系统的系统图；

图2为示出根据本发明一个以上实施方式的具有GPS接收器和加速度计模块的电子装置的操作的流程图；

图3为根据本发明一个以上实施方式所构造的电子装置的方框图；

图4为示出根据本发明的一个以上实施方式所构造的电子装置的加速度计输出与加速度特征的比较步骤的操作的流程图；

图5为示出发明一个以上实施方式所构造的电子装置的不同加速度计特征的图表；以及

图6为示出根据本发明一个以上实施方式的具有GPS接收器和加速度计模块的电子装置的详细操作的流程图。

具体实施方式

图1为示出根据本发明一个以上实施方式构造的系统的系统图。图1示出了均具有电子装置104的各种运输方式（例如，汽车102、飞机106、自行车110、摩托车114、船118和行人124）。应理解，本发明能够应用于图1中未示出的诸如火车的其它运输方式，以及各种类型的运输方式，诸如作为“船”的渔船、帆船、游轮等。

电子装置104包括全球定位系统（Global Positioning System，GPS）接收器和加速度计模块（accelerometer module），加速度计模块包含可在3个轴上感应并测量加速度的一个或多个加速度计，且可操作以产生加速度计输出。该电子装置还包括耦接至通信接口和加速度计模块的处理电路系统。处理电路系统可操作以对加速度计模块输出和多个加速度特征（acceleration signature）进行比较。基于该比较，选择一加速度分布图（acceleration profile）。基于加速度分布图来选择GPS接收器的GPS操作模式。每个电子装置104还可包括支持与网络和/或其它装置通信的通信接口。

在一个实施方式中，还可基于由电子装置104的通信接口提供的一种以上类型的通信来选择加速度分布图。例如，蜂窝服务在飞机或远洋区域中不可用。在另一个实施方式中，可选择对应于不同的运行环境的所选的GPS操作模式。在另一个实施方式中，电子装置104的通信接口支持蜂窝通信、无线局域网（WLAN）通信、无线个域网（WPAN）通信、卫星通信系统通信、无线广域网（WWAN）通信、毫米波通信和近场通信中的至少一个。

在一个实施方式中，处理电路系统还可操作以基于GPS位置数据选择GPS操作模式。例如，电子装置104可检测出正在水面上方，这表明电子装置104可能在船或飞机中，而不是通常地在汽车中或行人随身携带。在另一个实施方式中，处理电路系统还可操作以基于额外的加速度计输出选择不同的加速度分布图。

根据将要参照附图做进一步描述的本发明的一个方面，至少一个加速度特征包括周期性加速度分量和加速度量值分量。例如，加速度量值随各种加速度量值或诸如行走振动周期、汽车振动周期、船振动周期、火车振动周期、飞机振动周期等的振动周期而不同。在本文中参照图5将更加详细地描述加速度量值。

在一个实施方式中，加速度计输出包括二维数据，至少一个加速度特征包括两维度分量。在另一个实施方式中，加速度计输出包括三维数据，至少一个加速度特征包括三维度分量。

GPS导航算法通常使用卡尔曼滤波来估算位置和速度。卡尔曼滤波包括用户运动的动态模型，其可依据GPS操作模式而改变。此外，GPS导航算法通常利用各种启发式算法来检测静止和非静止状态。例如，在假设小的位置改变、尤其是低速发生的小的位置改变，是由于测量噪音和/或多径衰减引起的情况下，这些可以被忽略。位置可称为“被固定”。启发式算法的参数，例如，位置被“释放”之前发生的位置变化量或速度变化量，可基于GPS操作模式来选择。

在GPS测量引擎中，通常利用跟踪回路来追踪信号。这些回路具有可基于GPS操作模式来选择的带宽。获取算法通常具有可基于GPS操作模式选择的诸如积分时间和相干平均间隔（coherent averaging interval）的参数。更普遍来说，可基于GPS操作模式来调节依赖于所经历的运动类型的影响接收器行为的任意参数。

图2为示出根据本发明一个以上实施方式的具有GPS接收器和加速度计模块的电子装置的操作的流程图。在图2中，当在步骤204中确定电子装置的加速度计模块的加速度计输出时，操作200开始。在步骤208中，比较加速度计输出与多个加速度特征。在本文中，在图5中会更加详细地讨论加速度特征。

在步骤212中，基于步骤208的比较来选择一加速度分布图。在步骤214中，基于该加速度分布图选择GPS接收器的GPS操作模式。在骤216中，基于该加速度分布图来操作GPS接收器。

图3为根据本发明一个以上实施方式所构造的电子装置的方框图。图3的电子装置302可包括一个或多个无线接口304、全球定位系统（GPS）接收器306、处理电路系统308，可包括一个或多个有线接口310，以及存储器312。电子装置302通常也会包括用户接口314和音频/视频接口316。存储器312存储与加速度特征318、加速度分布图320和GPS操作模式322对应的数据和软件指令。无线接口304支持电子装置302和至少一个其它装置之间的无线通信。该无线接口304可符合蓝牙接口、蜂窝通信、无线局域网（WLAN）通信、无线个域网（WPAN）通信、卫星通信系统通信、无线广域网（WWAN）通信、毫米波通信和近场通信。

处理电路系统308可包括系统处理器、数字信号处理器、处理模块、专用硬件、应用特定集成电路或其它能够执行软件指令并处理数据的电路系统中的一个或多个。处理电路系统308耦接至通信接口和加速度计模块（未示出）。处理电路系统308可操作以比较加速度计输出与多个加速度特征318。基于该比较，从加速度分布图320中选择一个加速度分布图。处理电路系统308基于该加速度分布图选择GPS接收器的GPS操作模式322。

存储器312可为RAM、ROM、FLASH RAM、FLASH ROM、光存储器、磁存储器或能够存储数据和/或指令以允许处理电路系统访问的其它类型的存储器。有线接口310可包括USB接口、火线接口、串行接口、并行接口、光接口，或由为铜、金属或光介质的介质支持的其它类型的接口。

用户接口314可包括键盘、视频显示器、光标控制器、触摸板，或允许用户与电子装置302交互的其它类型的接口。音频/视频接口316可将电子装置302耦接至一个或多个视频监视器，从而为电子装置302支持的GPS操作提供显示。

图4为示出根据本发明一个以上实施方式所构造的电子装置的加速度计输出与加速度特征的比较步骤的操作的流程图。在图4中，当在步骤402中比较加速度计输出与多个加速度特征时，操作400开始。在步骤404中，加速度特征选自行人运动、自行车运动、摩托车运动、汽车运动、火车运动、船运动和飞机运动中的至少两个。应理解，在本发明中也可考虑其它运动类型和各种形式的运输方式（例如，渔船、帆船、游轮等）。

在步骤406中，通过通信接口检测所提供的通信类型。在步骤408中，基于加速度特征和所提供的通信类型，选择一加速度分布图。在步骤410中，确定操作环境。在步骤412中，基于该确定，选择对应于不同运行环境的GPS操作模式。在步骤414中，至少一个加速度特征包括周期性加速度分量和加速度量值分量。

加速度特征表可包括具有对应于不同使用主体（例如，行人、汽车、船、飞机、火车等）的特定加速度频率的加速度分布图。例如，飞机与船、行人和汽车一样，通常具有预期的振动频率范围。基于所测量的加速度频率和与特征的比较，可确定正相关。

此外，表500还可包括其它特征特性。例如，该表可包括与通过电子装置的麦克风捕获的数据相比较的音频信息。飞机、船、汽车和行人，例如可暴露于独特的环境噪音中，该环境噪声可用于识别电子装置的特定使用情况。此外，表500可包括用来识别使用情况的位置信息，例如，在水上的是飞机或船、在高处的是飞机等。

表500还可存储不同使用情况的加速度计光谱特征，该加速度计光谱特征可用于选择GPS操作模式。这些光谱特征可被预过滤或后过滤；这样的过滤用于改进使用情况选择过程。

图5为示出根据本发明一个以上实施方式构造的电子装置的不同加速度计特征的图表。图5的加速度特征表500示出了加速度特征1 502，加速度特征1 502对应于加速度频率范围1 510、加速度量值范围1 520和GPS操作参数1 530。

在图5中，栏1中的加速度特征为传输方式标识符。例如，加速度特征1 502可代表汽车的加速度特征，加速度特征2 504可代表行人的加速度特征。图5的加速度频率范围为本发明的电子装置的加速频率和减速频率。例如，在图5中，汽车的加速度频率范围1 510将会是比行人的加速度频率范围2 512更慢或更低的加速和减速或刹车频率。行人具有每步都发生的加速震动。

图5中的加速度量值（magnitude）范围涉及各种运输方式的振动或未振动。例如，具有引擎振动、轮胎沿道路隆隆作响而发生的振动等的汽车的加速度量值范围1 520应高于没有引擎或其它这样的振动的行人的加速度量值范围2 522。

在本发明的一个实施方式中，处理电路系统可操作以对加速度计输出和图5的加速度特征表中的多个加速度特征进行比较。加速度特征由加速度频率范围和加速度量值范围组成。基于该比较，选择加速度分布图，并基于加速度分布图选择GPS操作模式或GPS操作参数。例如，在图5中，如果基于加速度计输出（即，加速度频率范围和加速度量值范围）与加速度特征表500上的其它加速度频率范围和加速度量值范围的比较，加速度频率范围和加速度量值范围与汽车范围更一致，则将选择GPS操作参数1530而不是GPS操作参数2 532。

加速度特征表可包括加速度分布图，加速度分布图具有对应于不同使用主体（例如行人、汽车、船、飞机、火车等）的特定加速度频率。例如，飞机与船、行人和汽车一样，通常具有预期的振动频率范围。基于所测量的加速度频率和与特征的比较，可确定正相关。

图5的教导是用于选择加速度分布图的算法的实例。在不脱离本发明的教导的情况下，在信号处理应用中已知的分类算法可应用于图5的操作中，诸如基于加速度模式的傅里叶分析的那些算法。

图6为示出根据本发明一个或多个实施方式的具有GPS接收器和加速度计模块的电子装置的更详细的操作。在图6中，当在步骤602中通过图3中示出的本发明的电子装置测量加速度时，操作600开始，该电子装置具有可操作以支持该电子装置和至少一个其它装置之间的通信的通信接口。通信接口支持蜂窝通信、无线局域网（WLAN）通信、无线个域网（WPAN）通信、卫星通信系统通信、无线广域网（WWAN）通信、毫米波通信和近场通信中的至少一个。电子装置包括全球定位系统（GPS）接收器，和可操作以产生加速度计输出的加速度计模块。处理电路系统耦接至通信接口和加速度计模块。处理电路系统还可操作以基于GPS位置数据选择GPS操作模式。在一个实施方式中，处理电路系统还可操作以基于额外的加速度计输出选择不同的加速度分布图。

在图6中，在步骤604中，通过处理电路系统对该加速度和第一加速度特征进行比较。加速度特征可对应于行人运动、自行车运动、摩托车运动、汽车运动、火车运动、船运动或飞机运动。在一个实施方式中，至少一个加速度特征包括周期性加速度分量和加速度量值分量。根据本发明的一个实施方式，加速度计输出可包括二维数据，至少一个加速度特征包括两维度分量。根据本发明的另一个实施方式，加速度计输出包括三维数据，至少一个加速度特征包括三维度分量。

在步骤606中，对关于加速度特征比较是否比当前匹配更有利进行确定。在一个实施方式中，还可基于由通信接口提供的一个或多个类型的通信来选择加速度分布图。如果不是，则流程重复至步骤604和606，其中在步骤604中加速度与下一个加速度特征进行比较，以及在步骤606中对关于该比较是否比当前匹配更有利进行确定。如果是，则在步骤608中，将更加有利的比较或匹配选择作为最有利的匹配。

在步骤610中，对关于是否完成了比较进行确定。如果没有，则流程重复至步骤604和606，其中，在步骤604中比较加速度与下一个加速度特征，以及在步骤606中对关于该比较是否比当前匹配更有利进行确定，等等。如果是，则在步骤612中指定全球定位系统（GPS）操作模式。可基于加速度分布图选择GPS接收器的GPS操作模式。所选择的GPS操作模式可对应于不同的运行环境。如本文中所使用的术语“电路（circuit）”和“电路系统（circuitry）”可指独立电路或执行多个潜在功能的多功能电路的一部分。例如，根据实施方式，处理电路系统可实施为单片处理器或多个处理芯片。同样，第一电路和第二电路可在一个实施方式中组合为单一电路，或在另一个实施方式中，可能在单独芯片中独立操作。如本文中所使用的术语“芯片”指集成电路。电路和电路系统可包括通用或专用目的的硬件，或可包括这样的硬件以及相关软件，诸如固件或目标代码。

以上也已经借助说明执行特定功能的方法步骤及其关系描述了本发明。为了描述方便，在本文中已经随意限定了这些功能构建框图和方法步骤的界限和顺序。只要适当地实施特定功能和关系，即可限定可替换的界限和顺序。因此，任何这样的界限或顺序都在所要求保护的本发明的范围和精神内。

以上已经借助示出说明执行特定重要功能的功能构建框图描述了本发明。为了描述方便，在本文中已经随意限定了这些功能构建框图的界限。只要适当地实施特定功能，即可限定可替换的界限和顺序。类似地，在本文中，还可随意限定流程框图，以示出特定重要功能。为了扩展使用，也可以以其它方式限定流程框图的界限和顺序，且该流程框图仍然执行特定重要功能。因此功能构建模块和流程框图及顺序的这样的限定都在所要求保护的本发明的范围和精神内。本领域的普通技术人员也将意识到可如图所示，或通过分立组件、应用专用集成电路、执行适当软件等的处理器或其任意组合来实施功能构建模块和其它示例性框图、其中的模块和组件。

如在本文中可使用的，术语“基本上”和“近似地”为其相应的术语和/或术语之间的相对性提供工业公认的容忍度。这种工业公认的容忍度的范围为小于1%至50%，对应于但不限于组件值、集成电路制程变化、温度变化、升高和下降时间和/或热噪音。术语之间的相对性的范围为几个百分比差异至量级差异。如也可在本文中使用的，术语“耦接至”和/或“耦接”包括在物品之间直接耦接，和/或通过中间物品在物品之间进行间接耦接（例如，物品包括但不限于组件、元件、电路和/或模块），其中，对于间接耦接，中间物品不会改变信号信息，但是可调节其电流电平、电压电平和/或功率电平。如在本文中还使用的，所推测的耦接（即，其中通过推理，一个元件耦接至另一个元件）包括以与“耦接至”相同的方式在两个物品之间进行的直接和间接耦接。如在本文中甚至还可使用的，术语“可操作以”指示物品包括一个或多个电力连接、输入、输出等以执行一个或多个其相应功能，且还可包括推断耦接至一个或多个其它物品。如在本文中仍然还可使用的，术语“与......相关”包括直接和/或间接耦接分离的物品和/或被嵌入另一物品中的一个物品。如可在本文中所使用的，术语“有利地比较”指示两个以上物品、信号等之间的比较提供所期望的关系。例如，当所期望的关系为信号1的量值大于信号2的量值时，可在信号1的量值大于信号2的量值或信号2的量值小于信号1的量值时实现有利的比较。

以上已经借助于说明执行特定功能方法步骤及其关系描述了本发明。为了描述方便，在本文中已经随意限定了这些功能构建框图和方法步骤的界限和顺序。只要适当地实施特定功能和关系，即可限定可替换的界限和顺序。因此，任何这样的界限或顺序都在所要求保护的本发明的范围和精神内。

此外，虽然为了清楚和理解目的通过上述的实施方式的方式对本发明进行了详细描述，但是本发明并不限于这些实施方式。对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，在如仅通过所附权利要求书的范围限定的本发明的精神和范围内，可对本发明进行各种变化和修改。

Claims

1.一种电子装置，包括：

全球定位系统（GPS）接收器；

加速度计模块，可操作以产生加速度计输出；以及

处理电路系统，耦接至所述加速度计模块，所述处理电路系统可操作以：

对所述加速度计输出和多个加速度特征进行比较；

基于所述比较，选择一加速度分布图；以及

基于所述加速度分布图选择所述GPS接收器的GPS操作模式。

2.根据权利要求1所述的电子装置，还包括通信接口，其可操作以支持所述电子装置和至少一个其它装置之间的通信。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述多个加速度特征对应于以下运动中的至少两个：

行人运动；

自行车运动；

摩托车运动；

汽车运动；

火车运动；

船运动；以及

飞机运动。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，基于由所述通信接口提供的一种以上类型的通信来进一步选择所述加速度分布图。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所选择的GPS操作模式对应于不同的运行环境。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述通信接口支持蜂窝通信、无线局域网（WLAN）通信、无线个域网（WPAN）通信、卫星通信系统通信、无线广域网（WWAN）通信、毫米波通信和近场通信中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述处理电路系统还可操作以基于GPS位置数据选择所述GPS操作模式。

8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述处理电路系统还可操作以基于额外的加速度计输出来选择不同的加速度分布图。

9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，至少一个加速度特征包括周期性加速度分量和加速度量值分量。

10.根据权利要求1所述的电子装置，其中：

所述加速度计输出包括二维数据；以及

至少一个加速度特征包括两维度分量。

11.根据权利要求1所述的电子装置，其中：

所述加速度计输出包括三维数据；以及

至少一个加速度特征包括三维度分量。

12.一种用于操作电子装置的方法，包括：

确定所述电子装置的加速度计模块的加速度计输出；

对所述加速度计输出和多个加速度特征进行比较；

基于所述比较，选择一加速度分布图；

基于所述加速度分布图选择所述电子装置的GPS接收器的全球定位系统（GPS）操作模式；以及

基于所述加速度分布图操作所述GPS接收器。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个加速度特征对应于以下运动中的至少两个：

行人运动；

自行车运动；

摩托车运动；

汽车运动；

火车运动；

船运动；以及

飞机运动。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，还基于由所述通信接口提供的一种以上类型的通信来选择所述加速度分布图。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所选择的GPS操作模式对应于不同的运行环境。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述通信接口支持蜂窝通信、无线局域网（WLAN）通信、无线个域网（WPAN）通信、卫星通信系统通信、无线广域网（WWAN）通信、毫米波通信和近场通信中的至少一个。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述处理电路系统还可操作以基于GPS位置数据选择所述GPS操作模式。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述处理电路系统还可操作以基于额外的加速度计输出来选择不同的加速度分布图。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，至少一个加速度特征包括周期性加速度分量和加速度量值分量。

20.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述加速度计输出包括二维数据；以及

至少一个加速度特征包括两维度分量。

21.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述加速度计输出包括三维数据；以及

至少一个加速度特征包括三维度分量。