CN105589085A - 一种低功耗的北斗定位通讯装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种低功耗的北斗卫星定位通讯装置，该装置包括北斗卫星接收模块、显示模块、通讯模块和按键控制模块和时钟模块；其中，所述北斗卫星接收模块分别与所述显示模块、通讯模块和按键控制模块和时钟模块相连，所述按键控制模块输入按键控制信息至所述北斗卫星接收模块，所述时钟模块输入时钟信息至所述北斗卫星接收模块，所述显示模块显示所述北斗卫星接收模块输出的信息，所述北斗卫星接收模块与所述通讯模块相连，通过所述通讯模块与外部进行通讯；基于该装置，本发明还提出了相应的控制方法。本发明装置及方法通过多种方式，从硬件和软件相结合的方法，降低北斗卫星定位通讯装置功耗，延长待机及工作时间。

Description

一种低功耗的北斗定位通讯装置及控制方法

技术领域

本发明涉及北斗卫星导航系统，具体涉及一种低功耗的北斗定位通讯装置及方法。

背景技术

在北斗导航系统提供的民用ICD文件中，公开服务信号是B1I。目前在服务区有14颗卫星工作，免费提供定位、测速、授时服务，授时精度为纳米级，定位精度为10米。

目前的北斗卫星定位通讯装置，以北斗手表的形式销售，外观看似普通的运动型电子表，却能依靠北斗二代导航卫星来准确“授时”，还可以实现如手机一样的通话功能，而且，只要与具体的手机号码或监控平台绑定，不管佩戴者身在何处，都可以定位到手表具体的位置信息。但是，目前北斗卫星定位通讯装置待机时间长达一般在2天左右，全负荷工作时间约达4~5小时，这制约北斗卫星定位通讯装置的广泛推广。因此，如何节约功耗，提高北斗卫星定位通讯装置待机和工作时间，已成为急需解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种低功耗的北斗卫星定位通讯装置，该装置包括北斗卫星接收模块、显示模块、通讯模块、按键控制模块和时钟模块；其中，所述北斗卫星接收模块分别与所述显示模块、通讯模块、按键控制模块和时钟模块相连，所述按键控制模块输入按键控制信息至所述北斗卫星接收模块，所述时钟模块输入时钟信息至所述北斗卫星接收模块，所述显示模块显示所述北斗卫星接收模块输出的信息，所述北斗卫星接收模块与所述通讯模块相连，通过所述通讯模块与外部进行通讯。

所述时钟模块包括晶振一和晶振二，所述北斗卫星接收模块包括北斗卫星接收主模块和RTC模块；其中，所述晶振一为所述北斗卫星接收主模块提供时钟信号，所述晶振二为所述RTC模块提供时钟信号，所述RTC模块与所述北斗卫星接收主模块互联，提供实时时钟信号及秒中断信号，并接收校正信号。

所述时钟模块包括晶振一，所述北斗卫星接收模块包括北斗卫星接收主模块、分频模块和RTC模块；其中，所述晶振一为所述北斗卫星接收主模块提供时钟信号，同时经所述分频模块分频后为所述RTC模块提供时钟信号，所述RTC模块与所述北斗卫星接收主模块互联，提供实时时钟信号及秒中断信号，并接收校正信号。

所述分频模块为数字分频模块。

所述晶振一为一高精度的带温度补偿的晶振。

一种低功耗的北斗卫星定位通讯控制方法，该方法在常规工作模式下包括如下步骤：

系统完成初始化；

启动所述北斗卫星接收主模块的搜星及定位；

内部计时器清零，并开始计时；所述内部计时器未接收到清零信号时，保持计时状态；

同步北斗时间到所述RTC模块；

通过所述显示模块显示输出的时间；

判断定位卫星数目是否达到设定阈值N；

若定位卫星数目已达到设定阈值N，则关闭所述北斗卫星接收主模块的捕获、跟踪和位置解算模块；

若定位卫星数目未达到设定阈值N，则判断内部计时器计时是否达到延时T1，若是则不论定位卫星数目是否达到设定阈值，均关闭所述北斗卫星接收模块的捕获、跟踪和位置解算模块；若不是则继续重复本步骤的判断；

内部计时器计时达到延时T1后，判断内部计时器计时是否达到再次搜星及定位时间T2；若内部计时器计时大于或等于搜星及定位时间T2，则启动所述北斗卫星接收主模块的搜星和定位，北斗接收模块重新定位，同时将内部计时器清零，重新计时；若内部计时器计时小于再次搜星及定位时间T2，则重复判断；

所述阈值N、延时T1和再次搜星及定位时间T2通过软件设定，其中阈值N的设定应满足该N个完整的卫星星历保存至系统内置的内存后，再次开启北斗模块时能快速定位；所述延时T1小于再次搜星及定位时间T2，且大于所述北斗接收主模块的冷启动时间。

所述再次搜星及定位时间T2小于卫星星历更新的时间。

所述延时T1和所述再次定位时间T2的判断分别采用微处理器查询或中断的方式完成。

所述方法在监控模式下，在所述同步北斗时间到所述RTC模块后，还包括以下步骤：

判断当前模式是否为主动模式；

若当前模式不是主动模式，则再次判断是否收到位置查询信息；

若未收到位置查询信息，则设置所述通讯模块处于休眠模式；

若当前模式是主动模式，或收到位置查询信息，则解析用户位置；

输出用户位置到所述通讯模块，改变通讯模块处于工作模式，将定位信息发送到监控平台或绑定的手机。

当所述北斗卫星接收主模块接收到所述RTC模块发出的秒中断信号后，则暂停当前的步骤，通过所述显示模块显示输出当前的时间，显示输出完成后，再返回原有的步骤继续执行。

本发明实施例中通过多种方式，从硬件和软件相结合的方法，降低北斗卫星定位通讯装置功耗，延长待机及工作时间。其中硬件方面：优化北斗卫星定位通讯装置的硬件系统结构，减少内部晶振、复用内部MCU及实时时钟模块RTC（RealTimeControl），节约成本，降低功耗。

软件方面：一方面通过调整MCU控制器的控制程序，增加MCU的控制任务，用来处理外部输入模块的中断、内部延时计时器中断以及显示模块的控制；同时通过软件控制，自适应调节北斗接收模块内部的捕获、跟踪及定位解算模块工作时间和关闭后再次开启北斗模块的时间间隔，既减低功耗，又不影响北斗卫星定位通讯装置的授时精度；通过将工作模式分为常规模式和监控模式，减少通讯模块功耗，延长北斗卫星定位通讯装置待机及工作时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术下北斗手表系统结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中所述低功耗北斗定位通讯装置的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中所述北斗卫星接收模块的一种结构示意图；

图4是本发明具体实施方式中所述北斗卫星接收模块的另一结构示意图；

图5是本发明具体实施方式中所述低功耗北斗定位通讯控制方法在常规工作模式下的流程图；

图6是本发明具体实施方式中所述低功耗北斗定位通讯控制方法在监控模式下的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明具体实施方式进行详细描述。

如图1所示为目前的北斗手表系统，该系统包括北斗卫星接收模块、显示模块、通讯模块、按键控制模块，以及外置于北斗接收模块的MCU控制模块和MCU控制模块所需要的外部时钟模块2。

如图2所示为本具体实施方式所述一种低功耗的北斗定位通讯装置的结构示意图，该装置包括北斗卫星接收模块100、显示模块101、通讯模块103和按键控制模块102和时钟模块104；相比图1所示的系统，该装置减少了外置的MCU控制模块及相应的时钟模块，而通过复用所述北斗卫星接收模块的MCU控制模块及相应的时钟模块实现。

如图3所示为所述北斗卫星接收模块100和时钟模块104的一种结构框图，该结构中，所述时钟模块104包括两个晶振：晶振一1041和晶振二1042，所述北斗卫星接收模块100包括北斗卫星接收主模块1001和RTC模块1002；其中晶振一1041为北斗卫星接收主模块1001提供时钟信号，晶振二1042为RTC模块1002（RealTimeClock实时时钟模块）提供时钟信号；所述RTC模块1002每秒产生一个秒中断信号至所述北斗卫星接收主模块1001中的MCU控制模块，用于及时刷新显示模块。

如图4所示为北斗卫星接收模块100和时钟模块104的一种结构框图，在该结构中，只需要一个晶振一1041，该晶振一1041直接输入所述北斗卫星接收主模块1001，同时还经一分频模块1003后输入所述RTC模块1002。

其中，所述分频模块1003为数字分频模块。

在另一实施方式中，所述晶振一为高精度的带温度补偿的晶振TCXO，针对北斗卫星定位通讯装置的应用，可节约常规的RTC模块晶体振荡器，而由时钟模块TCXO直接分频至所述RTC模块1002所需要的频率，作为RTC模块1002的时钟源信号。在每次北斗模块搜星定位完成后，将北斗卫星接收主模块1001的北斗时间系统与RTC模块1002同步，即按北斗时间来修正RTC模块1002的时间信息。北斗卫星接收主模块1001的MCU控制器按RTC模块产生的秒中断信号以每秒一次的刷新率将RTC模块1002的时间信息输出到所述显示模块101，实现北斗“授时”功能。

基于上述低功耗的北斗定位通讯装置，本发明还给出了一种低功耗的北斗定位授时控制方法。为节约系统功耗，不需要所述北斗卫星接收主模块的捕获、跟踪和位置解算模块实时工作，可通过软件设定搜索卫星的数目，延时T1等，使所述北斗卫星定位主模块1001的休眠和工作状态，具体的控制方法在下面详细描述。

为了进一步降低功耗，将所述北斗定位通讯装置的工作模式分为常规工作模式和监控工作模式。在常规工作模式下，关闭通讯模块电源，北斗卫星定位通讯装置作为普通的“授时”装置，但可将用户的位置信息保留在北斗模块的闪存备份。这时用户的位置信息仅保留时间和经纬度信息，大约在43字节容量，以再次搜星及定位时间T2设定为15分钟为例计算，记录一天的用户位置信息约4KB字节左右。在用户需要的时候，开启通讯模块功能，以短信方式发送到绑定的手机。

如图5所示，为本具体实施方式中，所述低功耗北斗定位通讯装置的常规工作模式流程图，包括如下步骤：

步骤S100：系统完成初始化；

步骤S101：启动所述北斗卫星接收主模块1001的搜星及定位；

步骤S102：内部计时器清零，并开始计时；所述内部计时器未接收到清零信号时，保持计时状态。

步骤S103：同步北斗时间到所述RTC模块1002；

步骤S104：通过所述显示模块103显示输出的时间；

步骤S105：判断定位卫星数目是否达到设定阈值N；所述阈值N通过软件设定，应满足该数目的卫星星历保存至系统内置的内存后，再次开启北斗模块时能快速定位。

步骤S106：若定位卫星数目已达到设定阈值N，则关闭所述北斗卫星接收主模块1001的捕获、跟踪和位置解算模块；

步骤S107：若定位卫星数目未达到设定阈值N，则判断内部计时器计时是否达到延时T1，若是则不论定位卫星数目是否达到设定阈值N，均关闭所述北斗卫星接收主模块1001的捕获、跟踪和位置解算模块，同时进入步骤S108；若不是则继续重复本步骤的判断。其中延时T1可通过软件进行设置，所述延时T1的设定大于所述北斗卫星接收模块的冷启动时间，该冷启动时间是指北斗卫星接收模块在半开放天空下静态测试的冷启动时间。满足上述条件的情况下，用户可根据低功耗的要求调整所述延时T1的大小，当T1越小时，则越节省功耗；当延时T1设置大一些时，则可尽量完整地保存当前区域的卫星星历至闪存空间。本具体实施方式中，延时T1可设置为40秒、50秒、1分钟，也可设置为2分钟、3分钟等。

步骤S108：判断内部计时器计时是否到再次搜星及定位时间T2；若判断内部计时器计时等于搜星及定位时间T2，则进入步骤S101，启动所述北斗卫星接收模块100的搜星和定位，北斗接收模块重新定位，同时将内部计时器清零，重新计时。

所述再次搜星及定位时间T2也通过软件进行设置，应小于卫星星历更新的时间，目前卫星星历更新的时间为一小时，但应大于所述设置的延时T1。在本具体实施方式中，例如可设定为10分钟、15分钟、20分钟等。设置得越大，则系统功耗越小，但设置得越小，则搜星定位的效果越好，用户可根据具体情况进行设置。

步骤S109：若判断内部计时器计时小于搜星及定位时间T2，则继续重复本步骤的判断。

为节约功耗，延时T1和再次搜星及定位时间T2均复用所述北斗卫星接收模块100的内部计时器。其中延时T1和再次搜星及定位时间T2可采用MCU查询方式处理，也可以采用中断方式处理。

所述方法通过软件控制，自适应调节延时T1和再次搜星及定位时间T2，既降低功耗，又不影响北斗卫星定位通讯装置的授时精度。

在监控工作模式，又分为主动模式和被动模式。在主动模式下，采用以北斗模块工作的频率发送用户的位置信息到监控平台或绑定手机，其余时间所述通讯模块103处于休眠模式。在被动模式下，由监控平台或绑定手机发送查询命令到所述通讯模块103，主动以短信方式获取用户的位置信息，其余时间所述通讯模块103处于休眠模式。具体的实施步骤如图6所示，相比图5所示的常规工作模式，在步骤S103之后，增加了以下步骤：

步骤S1031：判断当前模式是否为主动模式；

步骤S1032：若当前模式不是主动模式，则当前为被动模式，再次判断是否收到位置查询信息；

步骤S1033：若未收到位置查询信息，则使所述通讯模块103处于休眠模式；

步骤S1034：若当前模式是主动模式，或收到位置查询信息，则解析用户位置；

步骤S1035：输出用户位置到所述通讯模块103，改变所述通讯模块103处于工作模式，将定位信息发送到监控平台或绑定的手机。

值得注意的是，所述低功耗北斗定位通讯装置中，授时任务比定位和监控任务优先，当所述北斗卫星接收主模块1001接收到来自所述RTC模块1002的秒中断信号时，需要优先处理该秒中断信号，MCU优先处理访问RTC的任务和控制显示模块101的任务，确保所述显示模块101及时刷新，没有延迟现象。即如图5和图6中，当检测到秒中断信号时，则进入步骤S104，执行完毕后返回当前步骤。

上述通过将工作模式分为常规模式和监控模式，减少通讯模块功耗，延长北斗卫星定位通讯装置待机及工作时间。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种低功耗的北斗卫星定位通讯装置，其特征在于，该装置包括北斗卫星接收模块、显示模块、通讯模块、按键控制模块和时钟模块；其中，所述北斗卫星接收模块分别与所述显示模块、通讯模块、按键控制模块和时钟模块相连，所述按键控制模块输入按键控制信息至所述北斗卫星接收模块，所述时钟模块输入时钟信息至所述北斗卫星接收模块，所述显示模块显示所述北斗卫星接收模块输出的信息，所述北斗卫星接收模块与所述通讯模块相连，通过所述通讯模块与外部进行通讯。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟模块包括晶振一和晶振二，所述北斗卫星接收模块包括北斗卫星接收主模块和RTC模块；其中，所述晶振一为所述北斗卫星接收主模块提供时钟信号，所述晶振二为所述RTC模块提供时钟信号，所述RTC模块与所述北斗卫星接收主模块互联，提供实时时钟信号及秒中断信号，并接收校正信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟模块包括晶振一，所述北斗卫星接收模块包括北斗卫星接收主模块、分频模块和RTC模块；其中，所述晶振一为所述北斗卫星接收主模块提供时钟信号，同时经所述分频模块分频后为所述RTC模块提供时钟信号，所述RTC模块与所述北斗卫星接收主模块互联，提供实时时钟信号及秒中断信号，并接收校正信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分频模块为数字分频模块。

5.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述晶振一为一高精度的带温度补偿的晶振。

6.一种低功耗的北斗卫星定位通讯控制方法，其特征在于，该方法在常规工作模式下包括如下步骤：

系统完成初始化；

启动所述北斗卫星接收主模块的搜星及定位；

内部计时器清零，并开始计时；所述内部计时器未接收到清零信号时，保持计时状态；

同步北斗时间到所述RTC模块；

通过所述显示模块显示输出的时间；

判断定位卫星数目是否达到设定阈值N；

若定位卫星数目已达到设定阈值N，则关闭所述北斗卫星接收主模块的捕获、跟踪和位置解算模块；

若定位卫星数目未达到设定阈值N，则判断内部计时器计时是否达到延时T1，若是则不论定位卫星数目是否达到设定阈值，均关闭所述北斗卫星接收模块的捕获、跟踪和位置解算模块；若不是则继续重复本步骤的判断；

内部计时器计时达到延时T1后，判断内部计时器计时是否达到再次搜星及定位时间T2；若内部计时器计时大于或等于搜星及定位时间T2，则启动所述北斗卫星接收主模块的搜星和定位，北斗接收模块重新定位，同时将内部计时器清零，重新计时；若内部计时器计时小于再次搜星及定位时间T2，则重复判断；

所述阈值N、延时T1和再次搜星及定位时间T2通过软件设定，其中阈值N的设定应满足该N个完整的卫星星历保存至系统内置的内存后，再次开启北斗模块时能快速定位；所述延时T1小于再次搜星及定位时间T2，且大于所述北斗接收主模块的冷启动时间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述再次搜星及定位时间T2小于卫星星历更新的时间。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述延时T1和所述再次定位时间T2的判断分别采用微处理器查询或中断的方式完成。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法在监控模式下，在所述同步北斗时间到所述RTC模块后，还包括以下步骤：

判断当前模式是否为主动模式；

若当前模式不是主动模式，则再次判断是否收到位置查询信息；

若未收到位置查询信息，则设置所述通讯模块处于休眠模式；

若当前模式是主动模式，或收到位置查询信息，则解析用户位置；

输出用户位置到所述通讯模块，改变通讯模块处于工作模式，将定位信息发送到监控平台或绑定的手机。

10.根据权利要求6或9的方法，其特征在于，当所述北斗卫星接收主模块接收到所述RTC模块发出的秒中断信号后，则暂停当前的步骤，通过所述显示模块显示输出当前的时间，显示输出完成后，再返回原有的步骤继续执行。