CN103617475A - 一种用于微型远程追踪器的能效管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于微型远程追踪器的能效管理系统及方法，由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成，所述的定时唤醒模块，利用定时触发机制在用户设定的时间点完成数据的采集及传送，在其余的时间系统处于休眠状态；所述的能效管理模块，随着能量储备的下降，系统降低数据采集及传送的频率，进一步提高系统的工作时间，当系统能量储备低于10%时关闭系统部分辅助功能，确保系统永久工作；所述的星历数据热备份模块，利用历史数据及轨迹预测当前位置，缩小卫星搜索范围。本发明由于超低功耗的管理，使微型远程追踪器的功耗大幅降低，可以使该类型的设备更微型、更智能，应用更广泛。
Description
技术领域
本发明涉及微型电子设备领域，特别是涉及一种用于微型远程追踪器的能效管理系统及方法。
背景技术
微型远程追踪器应用于野外，无法通过市电提供能源，这种设备均由锂电池供电，而且微型远程追踪器要求做到很小的体积和很轻的重量，电池的容量配置不能太大。降低微型远程追踪器整机功耗是系统能可靠运行的一项关键技术。目前比较普遍的处理方式是：选用低功耗的元器件和模块，减少系统的功能，降低系统采集的频率。这些处理方式虽然都能降低功耗，但是对一款高性能的微型远程追踪器来说，这些处理方式还远远不够。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于微型远程追踪器的能效管理系统及方法，使微型远程追踪器的功耗大幅降低，使该类型设备更微型、更智能。
本发明采用的技术方案是：
一种用于微型远程追踪器的能效管理系统，由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成，上述模块都与微处理器连接；利用实时时钟的定时功能，当实时时钟的时间与设定的定时时间相匹配时，芯片的INTA引脚输出有效电平触发微控制器的外部中断，从而唤醒微控制器退出低功耗模式，在处理完任务后继续进入低功耗模式，在下一个定时匹配周期又触发外部中断退出低功耗模式，如此周而复始；该实时时钟与微控制器完全独立，单独的时钟系统大大提高了系统的可靠性。
一种用于微型远程追踪器的能效管理方法，其系统由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成；所述的定时唤醒模块，利用定时触发机制在用户设定的时间点完成数据的采集及传送，在其余的时间系统处于休眠状态；所述的能效管理模块，随着能量储备的下降，系统降低数据采集及传送的频率，进一步提高系统的工作时间，当系统能量储备低于10%时关闭系统部分辅助功能，确保系统永久工作；所述的星历数据热备份模块，利用历史数据及轨迹预测当前位置，缩小卫星搜索范围，缩短了卫星定位采集所需时间，降低了系统功耗。
上述技术方案中，所述的定时唤醒模块，通过远程加密短消息指令设置微控制器处于待机模式和超低功耗模式；待机模式时系统处于间歇工作状态，并且降低微处理器的工作频率，关闭部分辅助电路；超低功耗模式时在待机模式的基础上进一步降低数据发送频率，关闭微处理器主工作时钟，只有实时时钟电路处于工作状态，超低功耗模式时的系统功耗比待机模式的系统功耗进一步降低；服务器端可以工作于主动查询状态，这种状态下服务器端能实时发送数据采集请求，并且微型远程追踪器能实时响应该请求；在服务器端工作于主动查询状态时，设置微控制器处于待机模式，在这种模式下，通信模块处于待机状态，此时系统总工作电流小于1mA；当系统接收到用户指令，通信模块能被唤醒，待数据采集并处理完成后系统继续进入待机状态；服务器端也可以工作于被动接收状态，这种状态下服务器端只能在用户设定的时间范围内接收数据；在服务器端工作于被动查询状态时，通过远程短消息指令设置微控制器处于低功耗模式，在这种模式下，微控制器处于睡眠模式，微处理器的主时钟关闭，只有实时时钟电路处于工作状态，其余所有外设处于关闭状态，此时系统总工作电流小于0.1mA；当实时时钟电路数据与用户设定的时间数据匹配后，实时时钟通过中断方式唤醒微控制器，系统完成数据采集并传送至服务器，数据采集与传送完成后，系统继续进入超低功耗模式。
上述技术方案中，所述的能效管理模块，利用微控制器内部的12位模数转换器，实时采集系统锂电池的输出电压并计算锂电池的剩余容量；当锂电池剩余容量低于50%时，系统自动进入超低功耗模式；当锂电池剩余容量低于30%时，在超低功耗模式的基础上进一步降低系统采集的频率；当锂电池剩余容量低于15%时，系统关闭所有的辅助电路和模块，只保证系统最基本的功能应用；这种多级能耗管理方式和智能化的控制方法，大大降低了系统的功耗，延长了系统的工作时间。
上述技术方案中，所述的星历数据热备份模块，采用独立的后备电池，单独给星历数据存储器供电，确保星历数据实时更新并长期有效；该星历数据可用于预判以后工作中可用的卫星，这种控制方法可以缩短模块搜索卫星的时间，从而减少系统的采集时间，降低系统的功耗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是由于超低功耗的管理，使微型远程追踪器的功耗大幅降低，延长了微型远程追踪器系统的工作时间，可以使该类型的设备更微型、更智能，应用更广泛。
附图说明
图1图1是微控制器电路图；
图2 是本发明实时时钟电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种用于微型远程追踪器的能效管理系统，由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成，上述模块都与微处理器连接；利用实时时钟的定时功能，当实时时钟的时间与设定的定时时间相匹配时，芯片的INTA引脚输出有效电平触发微控制器的外部中断，从而唤醒微控制器退出低功耗模式，在处理完任务后继续进入低功耗模式，在下一个定时匹配周期又触发外部中断退出低功耗模式，如此周而复始；该实时时钟与微控制器完全独立，单独的时钟系统大大提高了系统的可靠性。
一种用于微型远程追踪器的能效管理方法，其系统由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成；所述的定时唤醒模块，利用定时触发机制在用户设定的时间点完成数据的采集及传送，在其余的时间系统处于休眠状态；所述的能效管理模块，随着能量储备的下降，系统降低数据采集及传送的频率，进一步提高系统的工作时间，当系统能量储备低于10%时关闭系统部分辅助功能，确保系统永久工作；所述的星历数据热备份模块，利用历史数据及轨迹预测当前位置，缩小卫星搜索范围，缩短了卫星定位采集所需时间，降低了系统功耗。
图1为微控制器电路图，本发明以MSP430F2419为核心部件，本电路中27脚INTA连接至实时时钟的定时输出引脚INTA，当实时时钟引脚INTA为低电平时即定时输出低电平时，微控制器产生外部中断，微控制器被唤醒。
图2为实时时钟电路，1、2脚连接32768Hz的无源晶振，给实时时钟提供时钟周期信号，5、6脚接微控制器的IO口，微控制器通过SCL和SDA即可设置定时的时间，读取实时时钟的数据，3脚是定时的输出引脚，在定时匹配后该引脚会持续输出低电平，触发微控制器的外部中断。
Claims (5)
1.一种用于微型远程追踪器的能效管理系统，其特征在于，由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成，上述模块都与微处理器连接；利用实时时钟的定时功能，当实时时钟的时间与设定的定时时间相匹配时，芯片的INTA引脚输出有效电平触发微控制器的外部中断，从而唤醒微控制器退出低功耗模式，在处理完任务后继续进入低功耗模式，在下一个定时匹配周期又触发外部中断退出低功耗模式，如此周而复始；该实时时钟与微控制器完全独立。
2.一种用于微型远程追踪器的能效管理方法，其特征在于，其系统由实时时钟电路、定时唤醒模块、能效管理模块、星历数据热备份模块组成；所述的定时唤醒模块，利用定时触发机制在用户设定的时间点完成数据的采集及传送，在其余的时间系统处于休眠状态；所述的能效管理模块，随着能量储备的下降，系统降低数据采集及传送的频率，进一步提高系统的工作时间，当系统能量储备低于10%时关闭系统部分辅助功能，确保系统永久工作；所述的星历数据热备份模块，利用历史数据及轨迹预测当前位置，缩小卫星搜索范围。
3.根据权利要求2所述的用于微型远程追踪器的能效管理方法，其特征在于，所述的定时唤醒模块，通过远程加密短消息指令设置微控制器处于待机模式和超低功耗模式；待机模式时系统处于间歇工作状态，并且降低微处理器的工作频率，关闭部分辅助电路；超低功耗模式时在待机模式的基础上进一步降低数据发送频率，关闭微处理器主工作时钟，只有实时时钟电路处于工作状态，超低功耗模式时的系统功耗比待机模式的系统功耗进一步降低；服务器端可以工作于主动查询状态，这种状态下服务器端能实时发送数据采集请求，并且微型远程追踪器能实时响应该请求；在服务器端工作于主动查询状态时，设置微控制器处于待机模式，在这种模式下，通信模块处于待机状态，此时系统总工作电流小于1mA；当系统接收到用户指令，通信模块能被唤醒，待数据采集并处理完成后系统继续进入待机状态；服务器端也可以工作于被动接收状态，这种状态下服务器端只能在用户设定的时间范围内接收数据；在服务器端工作于被动查询状态时，通过远程短消息指令设置微控制器处于低功耗模式，在这种模式下，微控制器处于睡眠模式，微处理器的主时钟关闭，只有实时时钟电路处于工作状态，其余所有外设处于关闭状态，此时系统总工作电流小于0.1mA；当实时时钟电路数据与用户设定的时间数据匹配后，实时时钟通过中断方式唤醒微控制器，系统完成数据采集并传送至服务器，数据采集与传送完成后，系统继续进入超低功耗模式。
4.根据权利要求2所述的用于微型远程追踪器的能效管理方法，其特征在于，所述的能效管理模块，利用微控制器内部的12位模数转换器，实时采集系统锂电池的输出电压并计算锂电池的剩余容量；当锂电池剩余容量低于50%时，系统自动进入超低功耗模式；当锂电池剩余容量低于30%时，在超低功耗模式的基础上进一步降低系统采集的频率；当锂电池剩余容量低于15%时，系统关闭所有的辅助电路和模块，只保证系统最基本的功能应用。
5.根据权利要求2所述的用于微型远程追踪器的能效管理方法，其特征在于所述的星历数据热备份模块，采用独立的后备电池，单独给星历数据存储器供电，确保星历数据实时更新并长期有效；该星历数据可用于预判以后工作中可用的卫星。
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