CN111176107A - 一种基于北斗三号系统的快速授时手表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及户外运动产品领域，公开了一种基于北斗三号系统的快速授时手表。通过本发明创造，提供了一种基于北斗三号系统解决卫星授时较慢问题的新型卫星手表，即一方面通过为卫星模组内的RTC电源进行独立供电，可在手表复位或开关机后，使模组内部的且由上次定位得到的星历等信息得到保存，进而使此后再进行定位或授时，卫星信号的解算速度将大大加快；另一方面通过对单颗卫星的B‑CNAV1导航电文内的小时内秒计数、周内小时计数和整周计数进行运算，即可得到当前时间的时、分、秒信息，从而可以快速完成授时，提升用户体验。

Description

一种基于北斗三号系统的快速授时手表

技术领域

本发明属于户外运动产品领域，具体涉及一种基于北斗三号系统的快速授时手表。

背景技术

随着2018年11月19日我国在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星(这两颗卫星分别是我国北斗三号系统第十八、十九颗组网卫星)，标志着我国北斗三号全球组网的基本系统空间星座部署任务圆满完成。2018年12月27日下午举行的国新办新闻发布会上，中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其宣布：“北斗三号基本系统完成建设，于今日开始提供全球服务”。

新一代的北斗三号系统新增了多颗MEO卫星，增大了北斗卫星信号的覆盖范围、降低对终端接收机的性能要求，这为手表等小型用户终端的实用化提供了极大的便利，同时将北斗的服务范围扩展到了全球。传统的且可全球使用的卫星手表均采用美国GPS、俄罗斯GLONASS等系统，有必要设计一种使用中国北斗三号系统的新型手表，为全球卫星手表用户提供了新的选择。

本申请人(即成都天奥电子股份有限公司)于2010年申请了“多功能北斗二代卫星授时手表”的专利，由于当时各种技术条件的限制，该专利基于北斗二号系统设计的手表的功能也受到诸多限制，其中一个限制就是授时完成时间较长，影响了用户体验。

发明内容

为了解决当前卫星手表授时完成时间较长和影响用户体验的问题，本发明目的在于提供一种新型的且基于北斗三号系统的快速授时手表。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于北斗三号系统的快速授时手表，包括电源模块、MCU模块、按键模块、显示模块、北斗三号系统卫星模组、低噪声放大模块和天线模块，其中，所述电源模块包括有锂电池和电连接所述锂电池的电源管理电路单元，所述北斗三号系统卫星模组内置有电连接所述锂电池的RTC电源；

所述按键模块的复位按键输出端通信连接所述电源管理电路单元的复位受控端，所述按键模块的其余按键输出端通信连接所述MCU模块，所述MCU模块还分别通信连接所述显示模块和所述北斗三号系统卫星模组，所述北斗三号系统卫星模组的输入端电连接所述低噪声放大模块的输出端，所述低噪声放大模块的输入端电连接所述天线模块；

所述北斗三号系统卫星模组在通过所述低噪声放大模块和所述天线模块收到单颗北斗卫星的B-CNAV1导航电文的子帧1和子帧2后，从所述子帧1中获取小时内秒计数值，从所述子帧2中获取周内小时计数值和整周计数值，然后根据北斗时的起始历元、所述整周计数值和所述周内小时计数值除以24的整数商确定当前的年月日信息，根据所述周内小时计数值除以24的余数确定当前的时信息，根据所述小时内秒计数值除以60的整数商确定当前的分信息，根据所述小时内秒计数值除以60的余数确定当前的秒信息，最后根据所述年月日信息和时分秒信息完成本地授时。

优化的，在进行本地授时前，针对由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间，进行延后100ms的补偿纠正。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的气压传感器，其中，所述气压传感器嵌设在手表壳体的侧部外表面上；

所述MCU模块还根据由所述气压传感器采集的气压数据解算得到海拔高度数据，然后在定位解算时，将所述海拔高度数据通过所述MCU模块与所述北斗三号系统卫星模组的通信接口代入基于三维坐标参数和时间参数的卫星定位解算方程中，然后解算得到当前的位置信息。

进一步优化的，所述MCU模块还根据由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间和定位结果，对在某个时段内的定位路程进行除法运算，得到移动速度。

进一步优化的，所述MCU模块还根据由所述按键模块产生的第一按键操作信号，将当前的位置信息作为备选目的地，以及还根据由所述按键模块产生的第二按键操作信号，从若干备选目的地中选定导航目标地，然后还根据导航目标地的位置信息和最新定位的位置信息计算导航目标地方位角度和导航目标地距离，最后通过所述显示模块展示导航目标地的位置信息、最新定位的位置信息、导航目标地方位角度、导航目标地方位指向和/或导航目标地距离。

详细优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的地磁传感器；

所述MCU模块在导航时，还根据由所述地磁传感器采集的地磁数据解算得到罗盘角度，并通过所述显示模块展示所述罗盘角度。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的加速度传感器；

所述MCU模块还根据由所述加速度传感器采集的三轴加速度数据，运行计步算法得到运动步数，以及还进一步根据由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间和计算得到的运动步数，运行实时步频算法得到实时步频。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的PPG心率传感器，其中，所述PPG心率传感器嵌设在手表壳体的底部外表面上；

所述MCU模块还根据由所述PPG心率传感器采集的数据，运行实时心率获取算法得到运动时的实时心率或未运动时的静息心率，以及还进一步根据用户个人信息和运动时的实时心率，运行卡路里算法得到卡路里消耗量。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的温度传感器，其中，所述温度传感器嵌设在手表壳体的侧部外表面上；

和/或，还包括有通信连接所述MCU模块的蓝牙天线，所述MCU模块带有蓝牙功能并可通过所述蓝牙天线与外部设备进行蓝牙通信；

和/或，还包括有通信连接所述MCU模块的Flash存储芯片；

和/或，还包括有电连接所述锂电池的充电接口，其中，所述充电接口嵌设在手表壳体的底部外表面上；

和/或，所述显示模块采用半透半反液晶屏幕。

优化的，所述天线模块为采用激光直接成型技术在三维塑料部件的外表面上活化出的电路图案，并使所述天线模块的天线馈点裸露在与机芯PCB印制板相抵靠的表面位置，其中，所述三维塑料部件为手表壳体的组成部件，所述机芯PCB印制板上布置有所述MCU模块、所述北斗三号系统卫星模组和所述低噪声放大模块，所述天线馈点在卡位固定所述三维塑料部件与所述机芯PCB印制板时电连接所述低噪声放大模块的输入端。

本发明的有益效果为：

(1)本发明创造提供了一种基于北斗三号系统解决卫星授时较慢问题的新型卫星手表，即一方面通过为卫星模组内的RTC电源进行独立供电，可在手表复位或开关机后，使模组内部的且由上次定位得到的星历等信息得到保存，进而使此后再进行定位或授时，卫星信号的解算速度将大大加快；另一方面通过对单颗卫星的B-CNAV1导航电文内的小时内秒计数、周内小时计数和整周计数进行运算，即可得到当前时间的时、分、秒信息，从而可以快速完成授时，提升用户体验；

(2)可以实现多种运动模式，包括跑步、骑行、登山、室内跑步、健走、游泳等，满足佩戴者日常运动的需要；并通过内置的加速度、气压、心率等传感器，结合运动算法对佩戴者的运动数据进行监测和记录，这些运动算法包括但不限于计步算法、实时步频算法、实时心率获取算法、心率区间算法、卡路里计算算法、速度获取算法等；

(3)通过采用激光直接成型技术在手表壳体的三维塑料部件上活化出作为LDS天线的电路图案，可以实现表体与天线一体化和可隐蔽接收卫星信号的目的，使手表更加轻便、小巧和利于提升使用者的佩戴舒适度，同时由于天线馈点裸露在与机芯PCB印制板相抵靠的表面位置，可在实际组装过程中，通过机械结构的配合，实现天线馈点与机芯PCB印制板上低噪声放大模块的电连接，从而减少手表的装配工序，降低生产成本，让卫星定位系统在人们日常中的使用体验更好；

(4)通过采用低功耗、阳光下可视的半透半反液晶屏，可实现北斗卫星手表在阳光下清晰可视的显示效果，提升了户外的使用体验；

(5)通过配置加速度传感器，并通过内置人体姿态识别算法，可实现多种运动的识别与数据统计；

(6)通过配置地磁传感器、气压传感器、温度传感器，在具备传统北斗手表的方向指示、气压/海拔/温度测量的基础上，可结合方向定位和北斗定位技术，实现定点返航的功能；

(7)通过配置PPG心率传感器，可实现实时心率监测与运动心率监测功能；

(8)可具备蓝牙通信功能，能将采集的各项数据上传至配套APP端，并在APP端显示运动状态、北斗定位轨迹等；

(9)通过采用快拆可更换表带，用户可根据需要和喜好对表带进行更换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的快速授时手表的内部电路结构示意图。

图2是本发明提供的快速授时手表的表体俯视图。

图3是本发明提供的快速授时手表的表体仰视图。

图4是本发明提供的快速授时手表的表体侧视图。

图5是本发明提供的快速授时手表的显示界面示例图。

图6是本发明提供的快速授时手表的表体组装结构示意图。

上述附图中：1-手表壳体；101-三维塑料部件；102-机芯PCB印制板；201-天线馈点；301-按键；501-气压传感器；502-温度传感器；505-PPG心率传感器；6-充电接口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例一

如图1～6所示，本实施例提供的所述基于北斗三号系统的快速授时手表，包括电源模块、MCU模块、按键模块、显示模块、北斗三号系统卫星模组、低噪声放大模块和天线模块，其中，所述电源模块包括有锂电池和电连接所述锂电池的电源管理电路单元，所述北斗三号系统卫星模组内置有电连接所述锂电池的RTC电源；所述按键模块的复位按键输出端通信连接所述电源管理电路单元的复位受控端，所述按键模块的其余按键输出端通信连接所述MCU模块，所述MCU模块还分别通信连接所述显示模块和所述北斗三号系统卫星模组，所述北斗三号系统卫星模组的输入端电连接所述低噪声放大模块的输出端，所述低噪声放大模块的输入端电连接所述天线模块；所述北斗三号系统卫星模组在通过所述低噪声放大模块和所述天线模块收到单颗北斗卫星的B-CNAV1导航电文的子帧1和子帧2后，从所述子帧1中获取小时内秒计数值，从所述子帧2中获取周内小时计数值和整周计数值，然后根据北斗时的起始历元、所述整周计数值和所述周内小时计数值除以24的整数商确定当前的年月日信息，根据所述周内小时计数值除以24的余数确定当前的时信息，根据所述小时内秒计数值除以60的整数商确定当前的分信息，根据所述小时内秒计数值除以60的余数确定当前的秒信息，最后根据所述年月日信息和时分秒信息完成本地授时。

如图1～6所示，在所述快速授时手表的具体结构中，所述电源模块用于为其它模块提供电能支持，并可在所述电源管理电路单元的控制下，对各个受电模块进行上电或下电动作，其可以采用现有的常规电源管理电路实现。由于所述北斗三号系统卫星模组内置有电连接所述锂电池的RTC(Real_Time Clock，实时时钟的缩写，通常称为时钟芯片)电源，可为该RTC电源进行独立供电且不受所述电源管理电路单元的影响，在手表复位或开关机后，可使模组内部的且由上次定位得到的星历等信息得到保存，此后再进行定位或授时，卫星信号的解算速度将大大加快，一般解算完成时间在10s以内(在传统基于北斗二代系统的手表中，北斗卫星模组一般采用冷启动模式，即模组的供电只有一路来源，当模组不在工作状态时，由于模组整体电源被切断其内部的星历等信息将消失，再次供电后模组将进入冷启动状态，此时定位时间一般在30s以上)。

所述按键模块用于在不同的GUI界面(Graphical User Interface，图形用户界面，又称图形用户接口，是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面)中通过不同的按键操作实现各项功能，例如通过所述复位按键控制整个手表关机复位，实现手表复位功能；如图2～4所示，所述按键模块具体包括有5个按键301。所述显示模块用于显示手表的各类信息，为了确保在阳光下清晰可见，所述显示模块优选采用半透半反液晶屏幕，由此不但低功耗，还可实现北斗卫星手表在阳光下清晰可视的显示效果，提升了户外的使用体验。所述MCU模块用于作为手表各类信息的控制中心、处理中心和中转中心，例如启动所述北斗三号系统卫星模组进行授时或定位，以及在得到由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间后，将该解算时间传送至所述显示模块进行展示。所述低噪声放大模块用于对收到的卫星信号进行去噪和放大处理，可采用现有的低噪声放大电路实现。所述天线模块用于接收卫星信号或发送卫星通信信号。

所述北斗三号系统卫星模组用于根据收到的卫星信号，在卫星授时过程中进行时间解算以及在卫星定位过程中进行位置坐标解算，其硬件结构可以基于现有的卫星模组进行常规改动设计实现。由于传统北斗卫星手表在进行授时时，位置坐标参数(x,y,z)与时间参数t需要通过接收机接收多颗卫星的导航电文组成一个多元非线性方程组进行解算，最终得到包含了接收机经纬度、高度和时间信息的解算结果，由于涉及4个变量，因此接收机在解算时必须保证能够同时接收到4颗及以上数量的卫星。而本实施例的快速时间解算算法则是基于单颗北斗卫星信号的导航电文进行快速时间解算，即通过对单颗卫星的B-CNAV1导航电文内的小时内秒计数(Seconds of Hour，SOH，在B-CNAV1导航电文的子帧1中播发；SOH对应的秒时刻表示本子帧1起始处第一个脉冲上升沿所对应的秒时刻；SOH在北斗时每个整点时刻从零开始计数，在每个小时结束时刻被重置为零)、周内小时计数(Hoursof Week，HOW，在B-CNAV1导航电文的子帧2中播发；HOW表示在当前周内的小时计数，在北斗时每周日00时00分00秒从零开始计数，在每周的结束时刻被重置为零)和整周计数(WeekNumber，WN，为北斗时的整周计数，在B-CNAV1导航报文的子帧2中播发，共13比特；WN以北斗时的起始历元——2006年1月1日00时00分00秒UTC为起点，从零开始计数)进行运算，即可得到当前时间的时、分、秒信息，从而可以快速完成授时，提升用户体验。此外，在解算时间时，由于无需等待导航电文所有子帧接收完整(完整的北斗三号B1C频点导航电文播发周期为18s，而授时所需的SOH、HOW和WN信息仅在1、2子帧内)，因此接收完上述两帧后即可进行解算，这也将进一步缩短授时时间。

优化的，在进行本地授时前，针对由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间，进行延后100ms的补偿纠正。由北斗空间星座组成可知，北斗三号基本空间星座由3颗GEO卫星(GEO卫星轨道高度35786千米，分别定点于东经80度、110.5度和140度)、3颗IGSO卫星(IGSO卫星轨道高度35786千米，轨道倾角55度)和24颗MEO卫星(MEO卫星轨道高度21528千米，轨道倾角55度)组成，并视情部署在轨备份卫星。因此在不考虑卫星倾斜角度的情况下，北斗卫星信号在空间传播时间可视作不超过GEO/IGSO卫星轨道高度除以光速的时间，即不超过120ms，当接收到的卫星为MEO星时，其时间偏差可同样视作不超过80ms，由此在输出最终时间时，对解算时间进行统一100ms的补偿和纠正，可得到偏差20ms的时间信息，对于手表的应用场景来说，100ms内的误差足以满足日常一般使用需求。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的气压传感器501，其中，所述气压传感器501嵌设在手表壳体1的侧部外表面上；所述MCU模块还根据由所述气压传感器501采集的气压数据解算得到海拔高度数据，然后在定位解算时，将所述海拔高度数据通过所述MCU模块与所述北斗三号系统卫星模组的通信接口代入基于三维坐标参数和时间参数的卫星定位解算方程中，然后解算得到当前的位置信息。由于是将海拔信息代入卫星定位信息的解算方程中，可视作消去了一个参数，这将降低对接收卫星数量和信号质量的要求，从而缩短定位时间。进一步优化的，所述MCU模块还根据由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间和定位结果，对在某个时段内的定位路程进行除法运算，得到移动速度。此外，还包括有通信连接所述MCU模块的温度传感器502，其中，所述温度传感器502嵌设在手表壳体1的侧部外表面上，通过设置所述温度传感器502，还可以获取手表所处环境的温度数据，进一步方便户外使用。

进一步优化的，所述MCU模块还根据由所述按键模块产生的第一按键操作信号，将当前的位置信息作为备选目的地，以及还根据由所述按键模块产生的第二按键操作信号，从若干备选目的地中选定导航目标地，然后还根据导航目标地的位置信息和最新定位的位置信息计算导航目标地方位角度和导航目标地距离，最后通过所述显示模块展示导航目标地的位置信息(即图5中的目的地坐标)、最新定位的位置信息(即图5中的当前位置坐标)、导航目标地方位角度(即图5中的目的地方位角度)、导航目标地方位指向(即图5中的目的地方位)和/或导航目标地距离(即图5中的目的地距离)。前述计算方法为现有常规方法，如图5所示，可使手表实现一种用户可输入目的地并进行实时导航的功能，其中，可通过按键输入目的地或定位当前点作为备选目的地。详细优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的地磁传感器；所述MCU模块在导航时，还根据由所述地磁传感器采集的地磁数据解算得到罗盘角度，并通过所述显示模块展示所述罗盘角度。前述解算方法为现有常规方法。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的加速度传感器；所述MCU模块还根据由所述加速度传感器采集的三轴加速度数据，运行计步算法得到运动步数，以及还进一步根据由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间和计算得到的运动步数，运行实时步频算法得到实时步频。前述计步算法为现有常规算法，其原理是基于加速度传感器的三轴加速度数据，对走路时的特征进行提取，从而得到用户在跑步、登山、健走等运动模式下的运动步数，也能得到用户当天运动的总步数。前述实时步频算法也为现有常规算法，其实现基于计步算法，通过计算多次步数的平均间隔时间(根据运动不同，所取平均次数不同)能得到用户在跑步、室内跑步、健走、登山等运动模式下的实时步频。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的PPG心率传感器505，其中，所述PPG心率传感器505嵌设在手表壳体1的底部外表面上；所述MCU模块还根据由所述PPG心率传感器采集的数据，运行实时心率获取算法得到运动时的实时心率或未运动时的静息心率，以及还进一步根据用户个人信息和运动时的实时心率，运行卡路里算法得到卡路里消耗量。前述实时心率获取算法为现有常规算法，其原理是基于PPG传感器检测的数据，对心率相关的特征进行提取，得到用户运动时的实时心率，同理可得到用户未运动时的静息心率。所述卡路里算法也为现有常规算法，其基于用户个人信息(如身高、体重、年龄等)和运动时的实时心率数据，通过综合分析得到用户运动模式下消耗的卡路里的总量。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的蓝牙天线，所述MCU模块带有蓝牙功能并可通过所述蓝牙天线与外部设备进行蓝牙通信。通过前述设计，可实现手表与诸如Android/IOS等移动通信终端系统进行诸如蓝牙4.0通信的无线通信，实现数据或信息的外传，以及可通过蓝牙对软件进行升级与更新，通过软件更新，还可按需新增算法，实现更多功能。

优化的，还包括有通信连接所述MCU模块的Flash存储芯片。通过设置所述Flash存储芯片，可以实现测量数据的存储。

优化的，还包括有电连接所述锂电池的充电接口6，其中，所述充电接口6嵌设在手表壳体1的底部外表面上。通过设置所述充电接口6，可以方便实现对所述锂电池进行充电的目的。

优化的，所述天线模块为采用激光直接成型技术在三维塑料部件101的外表面上活化出的电路图案，并使所述天线模块的天线馈点201裸露在与机芯PCB印制板102相抵靠的表面位置，其中，所述三维塑料部件101为手表壳体1的组成部件，所述机芯PCB印制板102上布置有所述MCU模块、所述北斗三号系统卫星模组和所述低噪声放大模块，所述天线馈点201在卡位固定所述三维塑料部件101与所述机芯PCB印制板102时电连接所述低噪声放大模块的输入端。如图6所示，本实施例手表采用的LDS(Laser-Direct-Structuring)天线技术在手机无线通信、GPS定位等领域有着广泛的应用，LDS天线技术就是激光直接成型技术,其加工原理是利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上，在几秒钟的时间内，活化出电路图案，该类型天线成本低廉、生产一致性好、性能稳定性高且易于与手表表芯结构集成。由于所述天线馈点201裸露在与所述机芯PCB印制板102相抵靠的表面位置(限于视角原因，在图6中只示出了位于所述三维塑料部件101外侧表面的部分天线馈点，还有部分天线馈点201裸露在所述三维塑料部件101的底面及内侧表面上)，在实际组装过程中，可通过机械结构的配合，实现所述天线馈点201与所述机芯PCB印制板102上低噪声放大模块的电连接。由此不但可以通过激光直接成型技术将卫星天线隐藏式地设置在手表壳体的三维塑料部件上，使手表更加轻便、小巧和利于提升使用者的佩戴舒适度，还可减少手表的装配工序，降低生产成本，让卫星定位系统在人们日常中的使用体验更好。

综上，采用本实施例所提供的基于北斗三号系统的快速授时手表，具有如下技术效果：

(1)本实施例提供了一种基于北斗三号系统解决卫星授时较慢问题的新型卫星手表，即一方面通过为卫星模组内的RTC电源进行独立供电，可在手表复位或开关机后，使模组内部的且由上次定位得到的星历等信息得到保存，进而使此后再进行定位或授时，卫星信号的解算速度将大大加快；另一方面通过对单颗卫星的B-CNAV1导航电文内的小时内秒计数、周内小时计数和整周计数进行运算，即可得到当前时间的时、分、秒信息，从而可以快速完成授时，提升用户体验；

(2)可以实现多种运动模式，包括跑步、骑行、登山、室内跑步、健走、游泳等，满足佩戴者日常运动的需要；并通过内置的加速度、气压、心率等传感器，结合运动算法对佩戴者的运动数据进行监测和记录，这些运动算法包括但不限于计步算法、实时步频算法、实时心率获取算法、心率区间算法、卡路里计算算法、速度获取算法等；

(3)通过采用激光直接成型技术在手表壳体的三维塑料部件上活化出作为LDS天线的电路图案，可以实现表体与天线一体化和可隐蔽接收卫星信号的目的，使手表更加轻便、小巧和利于提升使用者的佩戴舒适度，同时由于天线馈点裸露在与机芯PCB印制板相抵靠的表面位置，可在实际组装过程中，通过机械结构的配合，实现天线馈点与机芯PCB印制板上低噪声放大模块的电连接，从而减少手表的装配工序，降低生产成本，让卫星定位系统在人们日常中的使用体验更好；

(4)通过采用低功耗、阳光下可视的半透半反液晶屏，可实现北斗卫星手表在阳光下清晰可视的显示效果，提升了户外的使用体验；

(5)通过配置加速度传感器，并通过内置人体姿态识别算法，可实现多种运动的识别与数据统计；

(6)通过配置地磁传感器、气压传感器、温度传感器，在具备传统北斗手表的方向指示、气压/海拔/温度测量的基础上，可结合方向定位和北斗定位技术，实现定点返航的功能；

(7)通过配置PPG心率传感器，可实现实时心率监测与运动心率监测功能；

(8)可具备蓝牙通信功能，能将采集的各项数据上传至配套APP端，并在APP端显示运动状态、北斗定位轨迹等；

(9)通过采用快拆可更换表带，用户可根据需要和喜好对表带进行更换。

以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其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单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：包括电源模块、MCU模块、按键模块、显示模块、北斗三号系统卫星模组、低噪声放大模块和天线模块，其中，所述电源模块包括有锂电池和电连接所述锂电池的电源管理电路单元，所述北斗三号系统卫星模组内置有电连接所述锂电池的RTC电源；

所述按键模块的复位按键输出端通信连接所述电源管理电路单元的复位受控端，所述按键模块的其余按键输出端通信连接所述MCU模块，所述MCU模块还分别通信连接所述显示模块和所述北斗三号系统卫星模组，所述北斗三号系统卫星模组的输入端电连接所述低噪声放大模块的输出端，所述低噪声放大模块的输入端电连接所述天线模块；

所述北斗三号系统卫星模组在通过所述低噪声放大模块和所述天线模块收到单颗北斗卫星的B-CNAV1导航电文的子帧1和子帧2后，从所述子帧1中获取小时内秒计数值，从所述子帧2中获取周内小时计数值和整周计数值，然后根据北斗时的起始历元、所述整周计数值和所述周内小时计数值除以24的整数商确定当前的年月日信息，根据所述周内小时计数值除以24的余数确定当前的时信息，根据所述小时内秒计数值除以60的整数商确定当前的分信息，根据所述小时内秒计数值除以60的余数确定当前的秒信息，最后根据所述年月日信息和时分秒信息完成本地授时。

2.如权利要求1所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：在进行本地授时前，针对由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间，进行延后100ms的补偿纠正。

3.如权利要求1或2所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：还包括有通信连接所述MCU模块的气压传感器(501)，其中，所述气压传感器(501)嵌设在手表壳体(1)的侧部外表面上；

所述MCU模块还根据由所述气压传感器(501)采集的气压数据解算得到海拔高度数据，然后在定位解算时，将所述海拔高度数据通过所述MCU模块与所述北斗三号系统卫星模组的通信接口代入基于三维坐标参数和时间参数的卫星定位解算方程中，然后解算得到当前的位置信息。

4.如权利要求3所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：所述MCU模块还根据由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间和定位结果，对在某个时段内的定位路程进行除法运算，得到移动速度。

5.如权利要求3所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：所述MCU模块还根据由所述按键模块产生的第一按键操作信号，将当前的位置信息作为备选目的地，以及还根据由所述按键模块产生的第二按键操作信号，从若干备选目的地中选定导航目标地，然后还根据导航目标地的位置信息和最新定位的位置信息计算导航目标地方位角度和导航目标地距离，最后通过所述显示模块展示导航目标地的位置信息、最新定位的位置信息、导航目标地方位角度、导航目标地方位指向和/或导航目标地距离。

6.如权利要求5所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：还包括有通信连接所述MCU模块的地磁传感器；

所述MCU模块在导航时，还根据由所述地磁传感器采集的地磁数据解算得到罗盘角度，并通过所述显示模块展示所述罗盘角度。

7.如权利要求1所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：还包括有通信连接所述MCU模块的加速度传感器；

所述MCU模块还根据由所述加速度传感器采集的三轴加速度数据，运行计步算法得到运动步数，以及还进一步根据由所述年月日信息和时分秒信息构成的解算时间和计算得到的运动步数，运行实时步频算法得到实时步频。

8.如权利要求1所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：还包括有通信连接所述MCU模块的PPG心率传感器(505)，其中，所述PPG心率传感器(505)嵌设在手表壳体(1)的底部外表面上；

所述MCU模块还根据由所述PPG心率传感器采集的数据，运行实时心率获取算法得到运动时的实时心率或未运动时的静息心率，以及还进一步根据用户个人信息和运动时的实时心率，运行卡路里算法得到卡路里消耗量。

9.如权利要求1所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：还包括有通信连接所述MCU模块的温度传感器(502)，其中，所述温度传感器(502)嵌设在手表壳体(1)的侧部外表面上；

和/或，还包括有通信连接所述MCU模块的蓝牙天线，所述MCU模块带有蓝牙功能并可通过所述蓝牙天线与外部设备进行蓝牙通信；

和/或，还包括有通信连接所述MCU模块的Flash存储芯片；

和/或，还包括有电连接所述锂电池的充电接口(6)，其中，所述充电接口(6)嵌设在手表壳体(1)的底部外表面上；

和/或，所述显示模块采用半透半反液晶屏幕。

10.如权利要求1所述的一种基于北斗三号系统的快速授时手表，其特征在于：所述天线模块为采用激光直接成型技术在三维塑料部件(101)的外表面上活化出的电路图案，并使所述天线模块的天线馈点(201)裸露在与机芯PCB印制板(102)相抵靠的表面位置，其中，所述三维塑料部件(101)为手表壳体(1)的组成部件，所述机芯PCB印制板(102)上布置有所述MCU模块、所述北斗三号系统卫星模组和所述低噪声放大模块，所述天线馈点(201)在卡位固定所述三维塑料部件(101)与所述机芯PCB印制板(102)时电连接所述低噪声放大模块的输入端。

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