CN110398757A - 一种低功耗卫星定位方法及使用该方法的物联网设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗卫星定位方法，涉及物联网设备领域，包括以下步骤：利用整机设备通过无线通信获取长期星历，存储在存储模块中；然后将长期星历注入到卫星定位模块中，解算得到导航电文。本发明还提供了一种使用该方法的物联网设备，包括用于获取长期星历的通讯模块，用于存储长期星历的存储模块，用于解算导航电文的卫星定位模块。本发明利用长期星历而不使用实时卫星广播星历，利用整机设备存取长期星历，而不使用卫星定位模块直接存取，使得每次卫星定位均为热启动方式，定位率高，定位时间短，大大降低了卫星定位过程的功耗，扩大了卫星导航定位技术在极低功耗要求的物联网设备中的应用。

Description

一种低功耗卫星定位方法及使用该方法的物联网设备
技术领域
本发明涉及物联网设备领域，尤其涉及一种低功耗卫星定位方法及使用该方法的物联网设备。
背景技术
卫星定位接收设备一般有两种启动方式，一种是热启动，一种是冷启动。在冷启动时，由于接收设备中没有有效的导航电文，使用系统默认信息重新开始搜索，需要重新尝试定位并锁定卫星，采用类似轮询的方法，从所有的卫星中锁定信号，这将花去很长时间，也使得接收设备一直处于较高的功耗状态。如果卫星信号较弱时，接收设备也无法快速定位，需要耗费较长时间，使得接收设备无法进入低功耗。在热启动时，接收设备内部中具有比较完整的导航电文，启动时间比较快，耗费功率较低。
在物联网应用中，极低功耗是物联网设备的首要需求之一。对于利用了卫星导航定位技术与具备地面通信功能的物联网设备，由于卫星导航定位受限于导航电文过期、弱信号导航电文难以快速接收，使得定位时间偏长，导致该物联网设备的卫星定位模块处于长期工作状态，无法实现功耗节省，大大限制了导航定位在极低功耗需求的物联网设备中的应用。如果能够在设备内部存储有有效的卫星星历信息，在导航电文未过期时，物联网设备启动后，卫星定位模块能以热启动方式工作，迅速定位，可大大降低卫星定位对功耗的需求。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种低功耗卫星定位方法及使用该方法的物联网设备，借助长期星历和设备主机的配合，实现了极低功耗的卫星定位功能，扩大了卫星导航定位技术在极低功耗领域的应用范围。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何使卫星定位模块的每次定位都是热启动且不受卫星导航信号变弱的影响。
为实现上述目的，本发明提供了一种低功耗卫星定位方法，包括以下步骤：
获取长期星历；
保存所述长期星历；
将所述长期星历注入至卫星定位模块；
解算导航电文。
进一步地，所述长期星历的有效期至少为24小时。
进一步地，所述长期星历的更新频率小于等于1次/天。
进一步地，所述长期星历由所述卫星定位模块所属的整机设备获取，不是由所述卫星定位模块利用卫星通信途径获取。
进一步地，所述整机设备通过无线通信方式获取所述长期星历。
进一步地，所述长期星历保存在所述卫星定位模块所属的整机设备的存储模块中。
进一步地，所述卫星定位模块所属的整机设备在启动时，将所述长期星历注入至所述卫星定位模块。
进一步地，通过对卫星星历的至少24小时的预测，使所述长期星历的有效期扩展为至少24小时。
本发明还提供了一种使用上述低功耗卫星定位方法的物联网设备，包括：
通讯模块，所述通讯模块通过无线通信获取长期星历；
存储模块，所述存储模块与所述通讯模块连接，用于保存所述长期星历；
卫星定位模块，所述卫星定位模块与所述存储模块连接，从所述存储模块获取所述长期星历并解算得到导航电文。
进一步地，所述卫星定位模块不包括从卫星接收信号中获得导航电文的子模块。
本发明提供的低功耗卫星定位方法及使用该方法的物联网设备，降低了卫星定位的功耗：
1、采用长期星历，将导航电文有效期扩展到至少24小时，有利于降低获取频次，降低设备活动率，从而降低电量消耗；
2、长期星历由整机设备通过无线通信获得并保存。一般来说，地面无线信号的强度优于卫星信号，尤其是卫星信号较弱时，优势更为显著。这种设置有利于降低通信时间，降低设备活动时间，从而降低电量消耗；
3、将长期星历保存在存储模块中，当设备启动时，直接将有效的星历信息注入至卫星定位模块，使得每次启动均为热启动，大大减少了定位时间，降低了定位过程的功耗。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的低功耗示意图；
图2是导航电文过早过期导致的功耗示意图；
图3是卫星信号偏弱导致的功耗消耗示意图；
图4是不定位导致的功耗消耗示意图。
其中，1-导航电文过期冷启动，2-热启动，3-信号偏弱冷启动，4-不定位。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的模块以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了模块的厚度。
当导航电文过期时，卫星定位属于冷启动定位。如图2所示，热启动定位2的时间很短，而当导航电文过早过期时，导航电文过期冷启动1的定位时间需要延长30秒以上，无法满足物联网设备的极低功耗要求。
如图3所示，当卫星信号偏弱时，卫星定位模块会花费大量时间搜索并锁定卫星，信号偏弱冷启动定位3的定位时间明显大于30秒，无法满足物联网设备的极低功耗要求。
如图4所示，由于卫星信号偏弱，使得设备无法定位，不定位4处于直线状态，即设备处于持续工作状态，不能休眠，无法进入低功耗，无法满足物联网设备的极低功耗要求。
本发明提供的低功耗卫星定位方法，包括以下步骤：
1、通过整机设备的通讯模块获取长期星历，其中，整机设备借助地面无线通信获取长期星历，避免了通过卫星定位模块利用卫星通信途径从卫星获取。卫星通信信号偏弱，通讯速率偏低，带来接收电文时间的浪费。地面无线通信的信号强度高，易于保证较快的通信速率，有利于降低通信时间，降低设备活动时间，从而降低电量消耗。同时，长期星历是一种长期有效的导航电文，一般有效期至少扩展到24小时，相比传统的卫星广播星历的有效期2小时，其有效期大大延长了。这有利于降低获取频次，降低设备活动率，从而降低电量消耗。
2、在获取长期星历后，将其存储在整机设备的存储模块中。当整机设备启动时，将长期星历从存储模块注入到卫星定位模块中。
3、卫星定位模块解算导航电文。通过这种设置，在整机设备启动时，避免了卫星定位模块从卫星获取导航电文，从而避免了进行冷启动，可保证卫星定位模块处于热启动模式，可以实现每次启动都能定位的效果，即使卫星信号变弱，仍可以实现定位，定位成功率相比现有技术高。
由于卫星定位模块每次都进行热启动，可以在很短时间内定位，且定位率较高，从而可以实现设备尽早关闭，进而达到了节省电量、降低功耗的效果。
借助整机设备获取长期星历，然后注入卫星定位模块，解算导航电文，在设备启动时，就获得了有效的导航电文，进行热启动。如图1所示，热启动1的启动时间很短。由于进行热启动，相比导航电文过期冷启动1、信号偏弱冷启动3、信号偏弱导致的不启动4等过程，系统功耗大大降低。
由于长期星历更新频率可以达到一天一次甚至更低的频率，长期星历数据量不大，对整机设备的功耗也消耗极少，使得本发明提出的低功耗卫星定位方法可以在极低功耗要求的物联网设备中推广应用。
将上述方法应用到物联网设备中，该物联网设备至少应该包括：
通讯模块，用于通过地面无线通信获取长期星历；
存储模块，与通讯模块连接，用于存储获得的长期星历；
卫星定位模块，与存储模块连接，当需要进行卫星定位时，从存储模块中将长期星历注入到卫星定位模块，卫星定位模块解算长期星历得到有效的导航电文。由于星历信息通过存储模块在启动时注入，从可以取消卫星定位模块从卫星通信中获取星历信息的算法子模块，从而简化卫星定位模块的设计。
本发明采用长期星历，而不采用实时广播星历；采取整机设备存取长期星历，而不采用卫星定位模块直接存取；这种设计思路，原理清晰，效果显著，扩大了卫星导航定位技术在极低功耗领域中的应用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低功耗卫星定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取长期星历；
保存所述长期星历；
将所述长期星历注入至卫星定位模块；
解算导航电文。
2.如权利要求1所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，所述长期星历的有效期至少为24小时。
3.如权利要求2所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，所述长期星历的更新频率小于等于1次/天。
4.如权利要求1所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，所述长期星历由所述卫星定位模块所属的整机设备获取，不是由所述卫星定位模块利用卫星通信途径获取。
5.如权利要求3所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，所述整机设备通过无线通信方式获取所述长期星历。
6.如权利要求1所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，所述长期星历保存在所述卫星定位模块所属的整机设备的存储模块中。
7.如权利要求1所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，所述卫星定位模块所属的整机设备在启动时，将所述长期星历注入至所述卫星定位模块。
8.如权利要求2所述的低功耗卫星定位方法，其特征在于，通过对卫星星历的至少24小时的预测，使所述长期星历的有效期扩展为至少24小时。
9.一种使用了如权利要求1-8任一项所述的低功耗卫星定位方法的物联网设备，其特征在于，包括：
通讯模块，所述通讯模块通过无线通信获取长期星历；
存储模块，所述存储模块与所述通讯模块连接，用于保存所述长期星历；
卫星定位模块，所述卫星定位模块与所述存储模块连接，从所述存储模块获取所述长期星历并解算得到导航电文。
10.如权利要求9所述的物联网设备，其特征在于，所述卫星定位模块不包括从卫星接收信号中获得导航电文的子模块。
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