CN107959966A - 降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实公开了一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备，具体的，通过在物联网终端中设置计时触发单元，当该计时触发单元接收到NB‑IOT微控制单元由休眠模式进入工作模式时所输出的电源使能信号时，则控制开启终端中卫星定位单元的供电同时进入计时状态，进而卫星定位单元可以上电工作并将定位数据发送给NB‑IOT微控制单元。并且，如果计时达到预设时间值时，则控制关闭卫星定位单元的供电，其中，预设时间值根据卫星定位单元定位所需的时间设定。由于该预设时间值根据卫星定位单元定位所需的时间设定，所以当卫星定位单元完成定位后可以及时对其进行断电，从而避免物联网终端在整个工作过程中卫星定位单元要始终进行供电的问题。

Description

降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备。
背景技术
由于基于移动蜂窝通信技术的物联网终端存在功耗大、成本高等问题，以及，起初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信，导致当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接的问题，LPWAN(low-power Wide-Area Network，低功耗广域网)应运而生。LPWA的出现使得物联网在低功耗、低成本、广覆盖、大容量问题上有了较大的改善。
具体的，LPWA中的NB-IOT(Narrow Band Internet of Things,基于蜂窝网络的窄带物联网)技术通过引入PSM(Power Saving Mode，电力节省模式)及eDRx(EnhancedDiscontinuous Reception，改进非连续接收模式)有效的解决了物联网终端的功耗问题。图1为基于PSM技术的NB-IOT终端的功耗示意图。如图1所示，NB-IOT终端在PSM下，就不用维持在开机状态，相当于休眠的模式，相比空闲模式(Idle Mode)下更省电，因此该终端的功耗便可以获得大幅的降低。
进一步的，为满足上述NB-IOT终端可以实现更多功能的需求，NB-IOT终端还需要与其他技术结合，如引入GPS(Global Positioning System，全球定位系统)技术以实现终端定位功能。具体的，在定位过程中，终端中的GPS单元将获取的关于终端的卫星信息、经纬度信息、时间信息等定位数据通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)口传给NB-IoT MCU(Micro Control Unit，微控制单元)。由于基于低功耗的要求，终端中的NB-IoT MCU的处理能力较弱，无法解析GPS单元的定位数据，所以，NB-IOT MCU只负责将上述定位数据通过基站传输给后台服务器进行数据解析，并通过后台服务器的数据解析结果来获知NB-IOT终端的位置信息。
综上所述可知，由于NB-IOT终端中的NB-IoT MCU无法解析GPS单元的定位数据，也就无法获知GPS单元是否定位完成，所以在整个工作过程中，GPS单元要始终进行供电工作，进而会不可避免的给NB-IOT终端再次引入功耗问题。相应的，如何降低定位类NB-IOT终端的功耗又成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备，以解决定位类NB-IOT终端功耗高的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置，该装置包括卫星定位单元、第一电源开关、NB-IOT微控制单元、以及分别连接所述第一电源开关和NB-IOT微控制单元的计时触发单元，其中：
所述计时触发单元，用于如果接收到来自所述NB-IOT微控制单元的第一电源使能信号时，则向所述第一电源开关发送第一控制信号、同时开始进入计时状态；以及，如果计时达到预设时间值时，则向所述第一电源开关发送第二控制信号；所述第一电源使能信号为所述NB-IOT微控制单元由休眠模式进入工作模式时输出的信号，所述预设时间值根据所述卫星定位单元定位所需的时间设定；
所述第一电源开关，用于如果接收到所述第一控制信号时，则导通所述卫星定位单元与供电电源的连接；以及，如果接收到所述第二控制信号时，则断开所述卫星定位单元与供电电源的连接。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法，该方法包括：
利用设置在终端中的计时触发单元，接收来自所述终端中NB-IOT微控制单元的电源使能信号；
如果所述电源使能信号为第一电源使能信号时，则控制开启所述终端中卫星定位单元的供电，同时开始进行计时，其中，所述第一电源使能信号为所述NB-IOT微控制单元由休眠模式进入工作模式时输出的信号；
如果计时到预设时间值时，则控制关闭所述卫星定位单元的供电，其中，所述预设时间值根据所述卫星定位单元定位所需的时间设定。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括本发明实施例第一方面提供的降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置，还包括与所述装置连接的供电电源。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备，通过在物联网终端中设置计时触发单元，当该计时触发单元接收到NB-IOT微控制单元由休眠模式进入工作模式时所输出的电源使能信号时，则控制开启所述终端中卫星定位单元的供电同时进入计时状态，进而卫星定位单元可以上电工作并将定位数据发送给NB-IOT微控制单元。并且，如果计时达到预设时间值时，则控制关闭卫星定位单元的供电，其中，预设时间值根据所述卫星定位单元定位所需的时间设定。由于该预设时间值根据所述卫星定位单元定位所需的时间设定，所以，NB-IOT微控制单元进入工作状态时，可以实时获取卫星定位单元的定位数据，并且当卫星定位单元完成定位后可以及时对其进行断电，从而避免物联网终端在整个工作过程中，卫星定位单元要始终进行供电的问题，有效降低卫星定位单元的耗电，进而可以降低终端的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为现有技术中基于PSM技术的NB-IOT终端的功耗示意图；
图2为本发明实施例提供的一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
由于物联网终端中所使用的NB-IOT MCU考虑低成本和低功耗的要求，所以其处理能力相对会较弱，无法解析卫星定位数据，只是负责将终端中卫星定位单元的定位数据按照NMEA(National Marine Electronics Association，美国国家海洋电子协会)协议格式上传给后台服务器进行解析。进而，上述NB-IOT MCU也就无法像手机类终端中的主控芯片一样可以解析卫星定位数据，并在定位完成后通过GPIO(General Purpose Input Output通用输入/输出)接口控制关闭卫星定位单元的供电。
因此，为使物联网终端中卫星定位单元在完成定位并将对应定位数据发给NB-IOTMCU后，可以及时关闭卫星定位单元的供电，以降低卫星定位单元的耗电，本发明实施例提供了降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法、装置及终端设备。其基本实现原理是：在物联网终端中设置计时触发单元，利用该计时触发单元对终端中卫星定位单元的上电时间进行计时，当计时到达卫星定位单元定位所需的时间时，则关闭卫星定位单元的供电。
需要说明的是，针对全球导航卫星系统有多种系统，如美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯定位系统(GLONASS)、欧洲的伽利略定位系统(Gal ileo)、中国的北斗定位系统(BDS)，相应的，本发明实施例中所提到的卫星定位单元可以为GPS单元、北斗星定位单元等，本发明实施例在此不做具体限定。
针对上述基本实现原理，下面将对本发明实施例提供的方法及装置进行详细介绍。图2为本发明实施例提供的一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例提供的降低终端功耗的装置主要包括第一电源开关10、卫星定位单元20、NB-IOT微处理单元(MCU)30以及计时触发单元40。
其中，终端中供电电源50的供电输出端分别与第一电源开关10、NB-IOT微处理单元30以及计时触发单元40的供电输入端连接。第一电源开关10的供电输出端与卫星定位单元20的供电输入端连接。卫星定位单元20与NB-IOT微处理单元30通信连接。NB-IOT微处理单元30的电源使能端(如Pwr_EN端口)与计时触发单元40的控制输入端连接，计时触发单元40的控制输出端与第一电源开关10的控制输入端连接。
进一步的，计时触发单元40被配置为接收来自NB-IOT微控制单元30的电源使能信号，并且，如果该电源使能信号为第一电源使能信号时，则向第一电源开关发10送第一控制信号、同时开始进入计时状态。如果其计时达到预设时间值时，则向第一电源开关10发送第二控制信号，其中，上述预设时间值根据卫星定位单元20定位所需的时间设定
同时，第一电源开关10被配置为如果接收到来自计时触发单元40的第一控制信号时，则导通卫星定位单元20与供电电源50的连接，以及，如果接收到来自计时触发单元40的第二控制信号时，则断开卫星定位单元20与供电电源50的连接。
利用上述装置，根据现有的NB-IOT微处理单元30的配置，当NB-IOT微处理单元30由休眠模式被唤醒进入工作状态时、如图1中从PSM模式进入活跃模式(T2)和空闲模式(T1)模式时，便会从其电源使能端输出一个信号，本发明实施将其命名为第一电源使能信号、如Pwr_EN输出信号从低电平跳变为高电平并且在活跃模式和空闲模式下会一直保持该高电平状态，对应的，计时触发单元40接收到该第一电源使能信号后便会向第一电源开关10发送第一控制信号，从而触发第一电源开关10导通供电电源50与卫星定位单元20的连接，进而卫星定位单元20开始上电工作，并将其定位数据发送至NB-IOT微处理单元30。另外，计时触发单元40接收到上述第一电源使能信号后，其自身也会进入计时状态，并且在计时到达预设时间值时，则向第一电源开关10发送第二控制信号，从而触发第一电源开关10断开供电电源50与卫星定位单元20的连接，进而卫星定位单元20被断电停止工作。
由于上述预设时间值是根据卫星定位单元20定位所需的时间设定，所以，当卫星定位单元20完成定位后可以及时对其进行断电，从而避免物联网终端在整个工作过程中，卫星定位单元20要始终进行供电的问题，有效降低卫星定位单元20的耗电，进而可以降低整个终端的功耗。
进一步的，由于NB-IOT微处理单元30在进入PSM后，NB-IOT微处理单元30不再传送和接收数据，因此，本发明实施例将上述预设时间值设置为大于或等于卫星定位单元定位所需的时间且小于NB-IOT微控制单元的实际工作周期，其中，本发明实施中该实际工作周期是指NB-IOT微处理单元30在一个工作周期中处于活跃模式(T2)和空闲模式(T1)模式下的时长。通过上述设置，在NB-IOT微处理单元30在进入PSM前，卫星定位单元20便可以被断电停止工作，并且，NB-IOT微处理单元30处于空闲模式的时间越长，卫星定位单元20可以被断电的时间就越长，进而可以有效降低整个终端在蜂窝通信过程中的功耗。
进一步的，为了实现计时触发单元40的计时清零，以在NB-IOT微控制单元30进入下一个工作周期后，可以继续进行计时触发工作。本发明实施例中，计时触发单元40还被配置为，如果接收到来自NB-IOT微控制单元30的第二电源使能信号时，则进行计时清零。具体的，当NB-IOT微控制单元30从空闲模式(Idle)进入PSM时，便会从其电源使能端输出一个信号，本发明实施将其命名为第二电源使能信号、如Pwr_EN输出信号从高电平跳变为低电平并且在PSM中会一直保持该低电平状态，计时触发单元40便会进行计时清零。当然，在具体实施过程，还可以通过对计时触发单元40内部结构设计，在其计时到达预设时间值后，可以自动进行清零。
需要说明的是，本发明实施例中的计时触发单元40可以在一个整体硬件中实现，如555计时触发器，也可以依靠多个分立的硬件实现，如由分立的计时器和触发器组成，其具体实现方式本发明实施例在此不再赘述。
为进一步降低上述装置的耗电，本发明实施例还提供了另一种降低物联网终端功耗的装置。图3为本发明实施例提供的另一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置的结构示意图。如图3所示，该装置主要包括第一电源开关10、卫星定位单元20、NB-IOT微处理单元(MCU)30、计时触发单元40、第二电源开关60、以及用于实现终端与其它终端信通信的NB-IOT射频单元70。
其中，供电电源50的供电输出端分别与第一电源开关10、NB-IOT微处理单元30以及第二电源开关60的供电输入端连接。第一电源开关10的供电输出端与卫星定位单元20的供电输入端连接，第二电源开关60的供电输出端与计时触发单元40的供电输入端连接。卫星定位单元20与NB-IOT微处理单元30通信连接。NB-IOT微处理单元30的电源使能端(如Pwr_EN端口)分别与计时触发单元40和第二电源开关60的控制输入端连接，计时触发单元40的控制输出端与第一电源开关10的控制输入端连接。
本发明实施例与实施例一的主要区别在于：计时触发单元40的供电受到第二电源开关60的控制。具体的，该第二电源开关被配置为，如果接收到来自NB-IOT微控制单元30的第一电源使能信号时，则导通计时触发单元40与供电电源50的连接，以及，如果接收到来自NB-IOT微控制单元30的第二电源使能信号时，则断开计时触发单元40与供电电源50的连接。
利用上述装置，根据现有的NB-IOT微处理单元30的配置，当NB-IOT微处理单元30被唤醒进入工作状态时，便会从其电源使能端输出第一电源使能信号、如Pwr_EN输出信号从低电平跳变为高电平，进而触发第二电源开关60导通供电电源50与NB-IOT微控制单元30的连接，计时触发单元40便会开始上电工作。而当NB-IOT微控制单元30从空闲模式(Idle)进入PSM时，便会从其电源使能端输出第二电源使能信号、如Pwr_EN输出信号从高电平跳变为低电平，进而触发第二电源开关60断开供电电源50与NB-IOT微控制单元30的连接，计时触发单元40便会断电停止工作。这样，当NB-IOT微处理单元30进入PSM时，计时触发单元40也会及时断电，进而可以进一步降低整个物联网终端的功耗。
同样的，还可以控制NB-IOT射频单元70也在NB-IOT微处理单元30进入PSM时及时断电。具体的，本发明实施例还将第二电源开关60的供电输出端与NB-IOT射频单元70的供电输入端连接。这样，NB-IOT射频单元70的供电也会受第二电源开关60的控制。当然，在具体实施例过程中，还可以为NB-IOT射频单元70单独设计相应的电源开关，本发明实施例是从减少元器件消耗以及线路板布线设计的角度，将计时触发单元40和NB-IOT射频单元70共用一个开关。
需要说明的是，上述两个实施例只是以采用PSM技术的NB-IOT终端为例进行说明，当然还可使用于引用eDRx等其它省电技术的NB-IOT终端，对应的基本实现方式也是，在终端中设置计时触发单元，利用该计时触发单元根据NB-IOT微控制单元由休眠状态进入工作状态所输出的电源使能信号，控制开启终端中卫星定位单元的供电，同时开始进入计时状态；并且，如果计时达到预设时间值时，则控制关闭卫星定位单元的供电。
对应于上述降低物联网终端功耗的装置，本发明实施例还提供了一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法。图4为本发明实施例提供的一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法的流程示意图。如图4所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S110：利用设置在终端中的计时触发单元，接收来自所述终端中NB-IOT微控制单元的电源使能信号。
具体的，通过在终端中设置计时触发单元来接收NB-IOT微控制单元的电源使能信号。其中，上述电源使能信号包括第一电源使能信号和第二电源使能信号，其具体产生过程为：当NB-IOT微处理单元从休眠模式被唤醒进入工作模式时(如从PSM进入活跃模式)，便会从其电源使能端输出第一电源使能信号、如Pwr_EN输出信号从低电平跳变为高电平；当NB-IOT微控制单元从工作模式进入休眠模式时(如Idle Mode进入PSM时)，便会从其电源使能端输出第二电源使能信号、如Pwr_EN输出信号从高电平跳变为低电平。
步骤S120：如果所述电源使能信号为第一电源使能信号时，则控制开启终端中卫星定位单元的供电，同时开始进行计时。
这样，当NB-IOT微处理单元被唤醒进入工作状态时，终端中卫星定位单元也会上电工作，进而可以卫星定位单元获取终端的卫星定位数据，并将定位数据传输给NB-IOT微处理单元，以实现该物联网终端的定位。
步骤S130：如果计时到预设时间值时，则控制关闭卫星定位单元的供电，其中，预设时间值根据卫星定位单元定位所需的时间设定。
这样，当卫星定位单元完成定位后，便可以及时对其进行断电，从而避免终端在整个工作过程中，卫星定位单元要始终进行供电的问题，有效降低卫星定位单元及物联网终端的功耗。
进一步的，为了实现计时触发单元的计时清零，以在NB-IOT微控制单元进入下一个工作周期后，可以继续进行计时触发工作，本发明实施例提供的方法还包括如下步骤：
步骤S140：如果电源使能信号为第二电源使能信号时，则进行计时清零。
进一步的，为减少上述计时触发单元的用电，本发明实施例提供的方法还包括如下步骤：
步骤S150：利用设置在终端中的电源开关接收来自所述NB-IOT微控制单元的电源使能信号。
通过在计时触发单元和供电电源之间设置电源开关，并且该电源开关的通断受NB-IOT微控制单元输出的电源使能信号的控制，其中，当其为第一电源使能信号时，则执行步骤S160，当其为第二电源使能信号时，则执行步骤S170。
步骤S160：如果所述电源使能信号为第一电源使能信号时，则导通所述计时触发单元与所述终端中供电电源的连接；
步骤S170：如果所述电源使能信号为第二电源使能信号时，则断开所述计时触发单元与所述终端中供电电源的连接。
通过上述方法，实现在NB-IOT微控制单元的处于工作状态时，计时触发单元供电工作，而NB-IOT微控制单元的处于休眠状态时，计时触发单元则被断电停止工作，从而避免物联网终端在整个工作过程中，计时触发单元需要始终进行供电的问题。
对应于上述降低物联网终端功耗的方法和装置，本发明实施例还提供了一种终端设备，该终端设备包括上述实施例提供的任一一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置，还包括与该装置连接的供电电源。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。另外，本发明实施例中的物联网终端设备可以包括计算机、智慧医疗设备、智能家居电器等。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置，包括卫星定位单元、第一电源开关和NB-IOT微控制单元，其特征在于，还包括分别连接所述第一电源开关和NB-IOT微控制单元的计时触发单元，其中：
所述计时触发单元，用于如果接收到来自所述NB-IOT微控制单元的第一电源使能信号时，则向所述第一电源开关发送第一控制信号同时进入计时状态；以及，如果计时达到预设时间值时，则向所述第一电源开关发送第二控制信号；所述第一电源使能信号为所述NB-IOT微控制单元由休眠模式进入工作模式时输出的信号，所述预设时间值根据所述卫星定位单元定位所需的时间设定；
所述第一电源开关，用于如果接收到所述第一控制信号时，则导通所述卫星定位单元与供电电源的连接；以及，如果接收到所述第二控制信号时，则断开所述卫星定位单元与供电电源的连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计时触发单元，还用于如果接收到来自所述NB-IOT微控制单元的第二电源使能信号时，则进行计时清零，其中，所述第二电源使能信号为所述NB-IOT微控制单元由工作模式进入休眠模式时输出的信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述计时触发单元与供电电源之间的第二电源开关，其中：
所述第二电源开关的控制输入端与所述NB-IOT微控制单元的电源使能输出端连接；
所述第二电源开关，用于如果接收到来自所述NB-IOT微控制单元的第一电源使能信号时，则导通所述计时触发单元与供电电源的连接；以及，如果接收到来自所述NB-IOT微控制单元的第二电源使能信号时，则断开所述计时触发单元与供电电源的连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括NB-IOT射频单元，其中：
所述第二电源开关的供电输出端还与所述NB-IOT射频单元的供电输入端连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设时间值大于所述卫星定位单元定位所需的时间且小于所述NB-IOT微控制单元的实际工作周期。
6.一种降低定位类蜂窝物联网终端功耗的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用设置在终端中的计时触发单元，接收来自所述终端中NB-IOT微控制单元的电源使能信号；
如果所述电源使能信号为第一电源使能信号时，则控制开启所述终端中卫星定位单元的供电，同时开始进行计时，其中，所述第一电源使能信号为所述NB-IOT微控制单元由休眠模式进入工作模式时输出的信号；
如果计时到预设时间值时，则控制关闭所述卫星定位单元的供电，其中，所述预设时间值根据所述卫星定位单元定位所需的时间设定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述电源使能信号为第二电源使能信号时，则进行计时清零，其中，所述第二电源使能信号为所述NB-IOT微控制单元由工作模式进入休眠模式时输出的信号。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用设置在终端中的电源开关接收来自所述NB-IOT微控制单元的电源使能信号；
如果所述电源使能信号为第一电源使能信号时，则导通所述计时触发单元与所述终端中供电电源的连接；
如果所述电源使能信号为第二电源使能信号时，则断开所述计时触发单元与所述终端中供电电源的连接。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设时间值大于所述卫星定位单元定位所需的时间且小于所述NB-IOT微控制单元的实际工作周期。
10.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的降低定位类蜂窝物联网终端功耗的装置，还包括与所述装置连接的供电电源。
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