CN1315004A - 用于在具有gps接收机的无线电话机中节省电源的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一个无线电话机具有一个无线电通信收发信机,一个全球定位系统(GPS)接收机和一个连接到无线电通信收发信机和GPS接收机两者上的控制器,其中控制器按照根据无线电话机工作条件得出的唯一一组指示符智能地适应其GPS数据维持方案。

Description

用于在具有GPS接收机的无线电话机中 节省电源的系统和方法
本发明技术领域
本发明涉及无线电话机领域，该无线电话机包括一个集成的全球定位系统单元，更具体地涉及一种系统，当适当维持全球定位系统(GPS)短期和长期工作信息时该系统保存无线电话机电池能量。
本发明背景技术
无线电话机只有在其电池能够提供电力时可以使用。因此，电源效率是确定任何无线电通信产品的总质量和用途的重要因素。结果，在电池技术和智能功率消耗方面已经实现了许多革新。
可是，相对新的改进明显增加了对无线电话机电池的要求。即结合GPS单元到无线电话机为系统运营商提供了更强能力，也为最终用户提供了先进特性。特别是，系统运营商可以利用GPS便于呼叫建立，呼叫路由选择、记费和跟踪电话机。另外，也为最终用户配备了定点导航服务、紧急定位服务和许多其它所希望特性。
为按照要求提供这些定位服务，GPS接收机必须建立和保持加电待机状态以支持对多个GPS卫星的快速捕获和跟踪。根据对这些卫星跟踪进行的测距供给对位置、速度和时间(PVT)精确估算的计算。
在初始位置确定之后，GPS接收机通过周期地刷新关键性的工作数据保持预备状态。这些数据可以简单地分成为短期和长期GPS信息。短期GPS数据包括接收机当前GPS位置、速度和时间估计，和运行的可观察卫星列表。这种信息通过周期地捕获/重新捕获卫星和计算PVT坐标而更新。这些更新周期可以在从几秒到几分钟的范围内，取决于GPS接收机中所利用的技术。
长期GPS信息包括在GPS卫星导航消息中广播的星历和历书信息。对于给定卫星，星历数据包括描述特定卫星轨道路径和原子钟偏差的高精度模拟参数。为支持精确PVT计算每个可观察卫星的星历参数大约每两个小时更新。历书数据包括整个GPS星座较差精度模拟参数。历书信息对于接收机启动顺序和予计接收机可观察范围卫星出现是必要的。根据实施例，历书数据可以只要求每几天更新一次。
如上所述，短期和长期GPS信息两者都必须适当地刷新并且保持，以便使接收机准备好按照系统或用户要求产生提示和精确PVT坐标。欣然地这样关键性的业务，基本方案是使接收机自动地连续跟踪GPS卫星和以一定的高速度更新这些数据。可是，每个捕获、每个跟踪操作和导航数据的每个解调需要耗费无线电话机宝贵的能量储备。
在保存电池能量的努力中，常规惯例是使GPS接收机工作在待机的备用方式，其中接收机按照某些固定预定短期和长期GPS数据维护方案消耗能量。除了坚持严格的更新方案外，某些接收机是处于持续寻求预定刷新工作状态。因此，可能重复地消耗能量直到成功地完成所尝试的更新工作。
可是当集成到无线电话机时，这种严格和不懈的GPS数据刷新方案耗尽了终端电池的大量能量。实际上，不进行仔细思考和革新，由GPS接收机消耗的能量可能超过了基本电话机单独消耗能量的几倍。
本发明概述
按照本发明的一种无线电话机包括一个无线电通信收发信机用于建立和保持通信，一个全球定位系统(GPS)接收机设计得捕获短期和长期GPS信息，一个控制器装置连接到通信收发信机和GPS接收机两者上，其中控制器设计得使GPS接收机按照一定灵敏时间驱动方案捕获各种短期和长期数据。该控制器进一步按照根据无线电话机工作条件所得出的唯一一组指示符自动地智能适应其GPS数据维护方案。
由无线电话机控制器单元连续地监测这些指示符以便鉴别有利于GPS信号接收的时间段和不利于GPS信号接收的时间段。通过延迟、取消和中止不可能支持满意GPS信号接收时间段期间的GPS信息更新来保留能量。相反，GPS有关的功率消耗对准更可能支持成功GPS信号接收的时间段。另外，这些指示符可以用于判断GPS信息更新工作的必要性。根据这些判断，可以延长各种维护工作的更新周期以便保留电话机能量储备。
影响短期信息维护方案的指示符包括但不限于与通信信道有关的所接收信号强度指示(RSSI)电平、该RSSI电平的变化速度和该RSSI电平的改变方向。影响短期数据维护方案的另外指示符包括接收寻呼消息、普通小键盘操作和无线电话机呈现的移动速度。影响长期GPS信息维护方案的指示符包括与通信信道有关的RSSI电平和该RSSI电平的改变速度/方向。
附图简介
根据下列详细说明并且参照附图可以获得对本发明的更完整的了解，图中：
图1是利用本发明示范性实施例的卫星电话系统方框图；
图2和3是表示按照本发明示范性方法的自适应短期信息采集流程图；
图4是表示按照本发明示范性方法的自适应长期信息采集流程图。
详细说明
图1是按照本发明示范性实施例的无线电话机的方框图，一般用10表示。本发明的该示范性实施例是在卫星电话环境中描述的，但对于本领域技术人员来说显而易见的是本发明可以容易的适应具有少量或没有修改的陆地无线电话机。无线电话机10包括一个天线12用于在自身与通信卫星14网络之间发送和接收无线电信号。该天线12也用于接收由多个全球定位系统(GPS)卫星13所发射的无线电信号。该天线12连接到双工滤波器15或其它已知能够使无线电通信收发信机16和GPS接收机18接收的设备上，而且无线电通信收发信机16在相同天线12或其它所包含天线上广播。无线电通信收发信机16接收和处理来自通信卫星的信号并且将通信内容发送给扬声器20(或其它输出设备，例如调制解调器或传真机接口)并且将控制消息发送给控制处理器(控制器)22。
控制处理器22响应控制消息而利用存储在存储器24中的程序和数据控制和协调无线电话机10的功能，以便无线电话机10能够在卫星网络内工作。控制器22也响应来自用户接口26的输入控制无线电话机10的工作。用户接口26包括一个作为用户输入设备的小键盘28和给用户信息的一个显示器30。在用户接口26中可以包括其它设备，例如灯和特殊用途按键。控制器22通过控制线路34和36响应控制消息和用户输入分别地控制无线电通信收发信机16和GPS接收机18的工作。
麦克风32(或数据输入设备)接收语音输入，将输入转换为模拟电信号并且发送模拟电信号给通信收发信机16。无线电通信收发信机16将模拟电信号转换为数字数据，利用错误检测和纠错信息对数据编码，并且将数据与来自控制器22的控制消息多路复用。无线电通信收发信机16然后将合并的数据流调制并且将产生的无线电信号通过双工滤波器15和天线12广播给卫星通信网络。
GPS接收机18接收来自多个GPS卫星13的信号，并且向控制器22提供短期和长期数据，控制器计算有关这些信号的单元的位置，如同本领域已知的。另外，短期和长期数据必须周期性地更新，以便使接收机准备好计算即时的和精确PVT坐标。因此，一组灵敏GPS备用工作被结合到无线电话机10的现有备用策略中。需要这些额外备用工作适当地保持GPS接收机的短期和长期信息更新方案。
GPS接收机18通过开关40连接到电池50。开关40由控制处理器22控制并且正常工作。电池50另外连接到接地54。当然，无线电话机10的其它模块也连接到电池50，但是由于这些连接与本公开无关，就没有表示出来。
如上所述，典型的地理定位应用通常按照一定的规则、固定方案保持GPS有关信息。对于许多手持类型应用，PVT计算每秒进行而星历数据刷新每一或两小时进行。当前的GPS码片组将引进了功率循环(powercycling)的最小平均的方法。因此，GPS接收机一般在PVT坐标之间接电和断开以节省能量。
按照本发明，无线电通信收发信机16、GPS接收机18和控制处理器22协作提供电池能量的有效利用以保持短期和长期信息的更新，同时为主要的电信功能保留电池能量。为此，控制处理器22连接到无线电通信收发信机16和GPS接收机18。控制处理器22设计得周期性地启动GPS接收机18以更新GPS信息。控制处理器22通过闭合开关40将电池50连接到GPS接收机18，命令GPS接收机18捕获短期和长期数据，然后通过断开开关40断开电池50。
控制处理器22进一步响应无线电话机10的工作环境，以通过延长方案、延迟单个测量或相反马上获得信息来影响GPS数据维护方案。另外，当比较确认无线电话机位置没有改变或无线电话机不在有利于信号接收条件下时也推迟信息的获得。因此，当GPS信息更新不必要或不可能时在此期间保留了宝贵的能量。
当无线电通信收发信机16有利地接收来自卫星通信系统14的寻呼消息指示有入局呼叫时，控制处理器22使GPS接收机18捕获新的PVT数据(短期信息)。另外，当用户在小键盘28上敲键时，控制处理器22使GPS接收机18捕获新的PVT数据(短期信息)。以此方式，当无线电话机10将要发出或接收呼叫或者启动某些地理定位特性时，GPS接收机18预先处理和执行新的短期信息的更新。
另外，无线电话机10可以设计得就由无线电通信收发信机16所测量的来自通信卫星14信号的信号强度而论来改变信息维护方案。如果信号强度下降到低于预定阈值，则GPS接收机不可能以定时更新方式执行所希望的维护工作。因此，数据更新之间的时间被延长。另外，如果信号强度下降到低于预定阈值而GPS接收机18正获得长期信息(即历书信息)，则控制处理器22使GPS接收机18停止进行测量并且断开开关40以将GPS接收机18从电池50上断开。
另一方面，当信号强度增加到高于预定阈值时，有可能正要安排一次电话呼叫或启动某些地理定位特性。另一个方式，无线电话机可能移动到可以迅速捕获信息的信号接收良好地区。在任何情况下，GPS接收机有利地获得更新信息并且因此控制处理器22将闭合开关40并且命令GPS接收机18响应增加到阈值之上的信号强度马上获得信息。
控制处理器22进一步有利地观察现在PVT测量之间的差别以确定无线电话机的运动速度。如果无线电话机是静止的或运动缓慢，则可以延长数据捕获之间的周期。另一个方式，如果无线电话机10运动迅速，则可能需要更频繁地更新PVT数据，在此情况下可能缩短周期。
在图2中表示了响应事件改变短期信息采集方案的示范性方法的流程图。在方框200处开始处理，其中无线电话机10在备用状态而无线电话机10开机但目前没有开展通信业务。在方框202，无线电话机在前进到方框204之前等待某个更新间隔。在方框204，GPS接收机18采集短期信息。
在判断菱形206，确定无线电话机10是否为静止。通过选择以前的PVT数值并进行比较进行确定。如果位置没有改变，则在方框208延长方框202的短期信息采集间隔，并且处理循环返回到方框202。注意某类最大更新间隔可强加于方块208上如果在判断菱形206观察到运动，可是，处理循环直接返回到方框202，则更新周期没有改变。
如果任何时间用户以任何方式操作小键盘，更新循环被中断并且马上进入到方框210。方框210前进到方框212，其中短期采集间隔被重新设置为某个标称长度。该重新设置操作导致直接到方框204，以待用户需要的呼叫或其它需要提示和精确定位坐标的服务中马上采集短期信息。然后该过程恢复到如同前面所描述的方框206。
同样地，如果在任何时间通信网络发出给无线电话机寻呼消息，正常更新周期被中断并且马上进入方框214。方框214前进到方框212，其中短期采集间隔被重新设置到某个标称长度。该重新设置操作导致直接到方框204，以待用户需要呼叫或需要提示和精确定位坐标的其它服务马上采集短期信息。然后该过程恢复到如同前面描述的方框206。
现在转向图3，表示了有关信号强度事件的短期数据采集流程图。处理在方框300开始，其中无线电通信收发信机16采集并且存储信号强度。处理继续到判断菱形302，其中确定信号强度是否稳定并且高于阈值。如果是，则处理循环返回到方框300，并且保持正常方案。
如果在判断菱形302中，信号强度不稳定或高于阈值，则处理继续到判断菱形304，其中确定信号强度是否稳定和低于阈值。如果信号强度稳定并且低于阈值，则可能使短期信息采集不成功或者抑制花费长时间周期。因此，处理继续到方框306，其中短期信息采集速度被减慢。然后处理循环返回到方框300。
如果在判断菱形304，信号强度不稳定或者低于阈值，则处理前进到判断菱形308，其中确定信号强度是否增加。如果信号强度正在增加，则马上采集短期信息。这种信号强度增加可能表示该电话机已经准备好用户呼叫。如果信号强度没有增加，则该处理循环返回到方框300，并且保持通常的方案。
转到图4，表示影响长期数据采集的信号强度测量的流程图。处理在方框400开始，其中由无线电通信收发信机16获得和存储信号强度测量。处理前进到判断菱形402，其中确定信号强度是否稳定和低于阈值。如果是，则处理前进到操作方框404，其中长期信息采集被延迟。该采集活动被延迟是由于与通信网络有关的信号强度值表示成功可能性很低。处理然后循环返回到方框400。
如果在判断菱形402，信号强度改变并且高于阈值，则处理前进到判断菱形406，其中确定信号强度是否减少。如果信号强度没有减少，则处理循环返回到方框400，并且使用通常的长期数据采集周期。
如果在判断菱形406信号强度正减少，则处理前进到判断菱形408，其中确定信号强度是否迅速减少。如果信号强度没有迅速减少，则处理前进到方框410，其中长期信息采集被延迟。如果信号强度迅速减少，则处理前进到判断菱形412，其中确定长期数据是否正进行采集。如果是，则处理前进到方框414，其中数据采集被终止。这种终止防止无线电话机在成功可能性迅速消失的数据采集任务中浪费有价值能量。如果不是，则处理前进到操作方框416，其中长期信息采集被延迟。处理从方框414和方框416两者循环返回到方框400。
应当理解上述实施例仅仅是说明本发明的原理，本领域技术人员可以提出许多各种改型而不脱离本发明范围。因此，这些改型都包括在附带权利要求书的范围内。

Claims (24)

1．一种使用在无线电通信网络中的无线电话机，所述无线电话机包括：
一个收发信机，设计得与所述无线电通信网络建立和保持通信；
一个全球定位系统(GPS)接收机，设计得捕获在进行位置确定中所使用的短期和长期信息；和
一个控制器，连接到收发信机和GPS接收机，所述控制器设计得周期性地启动GPS接收机捕获短期和长期信息并且进一步设计得适应GPS接收机的周期性启动和响应无线电话机的工作条件捕获所述短期和长期信息。
2．权利要求1的无线电话机，其中控制器使GPS接收机响应收发信机对寻呼消息的接收马上捕获短期信息。
3．权利要求1的无线电话机，其中所述无线电话机进一步包括一个小键盘连接到控制器和其中控制器使GPS接收机响应普通小键盘操作马上捕获短期信息。
4．权利要求1的无线电话机，其中所述收发信机适合于进行来自无线电网络预定义信号的信号强度测量，并且其中所述控制器进一步设计得响应信号强度测量影响所述短期和长期信息的捕获。
5．权利要求4的无线电话机，其中所述控制器设计得响应信号强度的增加启动GPS接收机马上获得短期信息。
6．权利要求4的无线电话机，其中所述控制器设计得响应低于阈值的信号强度测量跳过至少一个所述短期信息周期性捕获。
7．权利要求4的无线电话机，其中所述控制器设计得响应减少的信号强度测量跳过至少一个所述短期信息周期性捕获。
8．权利要求4的无线电话机，其中所述控制器设计得响应低于阈值的信号强度测量延迟至少一个所述长期信息周期性捕获。
9．权利要求4的无线电话机，其中所述控制器设计得响应减少的信号强度测量延迟至少一个所述长期信息周期性捕获。
10．权利要求4的无线电话机，其中所述控制器设计得响应迅速减少的测量信号强度中断长期信息捕获。
11．权利要求1的无线电话机，其中所述控制器适合于通过比较短期信息确定所述无线电话机的运动和其中如果无线电话机是静止的就延长短期信息捕获周期。
12．权利要求1的无线电话机，其中所述控制器适合于通过比较短期信息确定所述无线电话机的运动和其中如果无线电话机正运动就缩短短期信息捕获周期。
13．在电池供电的无线电话机中，具有一个响应多个事件建立并且保持通信的无线电通信收发信机，和一个获得短期和长期信息的全球定位系统(GPS)接收机用于部分根据短期和长期信息进行定位计算，所述GPS接收机具有汲取电池能量的“开机”状态和不汲取电池能量的“关机”状态，一种当所述无线电话机在备用状态而保持短期和长期信息用于进行提示和精确位置确定时保留电池能量的方法，所述方法包括：
通过下列步骤捕获短期信息：
(a)将所述GPS接收机改变到所述“开机”状态；
(b)获得一组短期信息测量；
(c)将所述GPS接收机改变到所述“关机”状态；
(d)周期性地重复步骤(a)到(d)；和
根据无线电话机中事件适应短期信息捕获。
14．权利要求13的方法，其中响应所述无线电通信收发信机上接收的寻呼消息马上捕获短期信息。
15．权利要求13的方法，其中无线电话机包括一个小键盘，和其中事件之一包括在所述无线电通信收发信机上接收寻呼消息；其中响应普通小键盘操作马上捕获短期信息。
16．权利要求13的方法，其中无线电通信收发信机进行对来自无线电网络信号的信号强度测量，和其中响应信号强度的增加马上捕获短期信息。
17．权利要求13的方法，其中无线电通信收发信机对来自无线电网络的信号进行信号强度测量，和其中响应信号强度减少较少频繁地捕获短期信息。
18．权利要求13的方法，其中无线电通信收发信机对来自无线电网络的信号进行信号强度测量，和其中响应保持低于阈值的信号强度较少频繁地捕获短期信息。
19．权利要求13的方法进一步包括比较短期信息，和其中响应无线电话机位置很少变化或没有变化较少频繁地捕获短期信息。
20．权利要求13的方法，进一步包括比较短期信息，和其中响应无线电话机位置的改变更频繁地捕获短期信息。
21．在电池供电的无线电话机中，具有一个响应多个事件建立并且保持通信的无线电通信收发信机，和一个获得短期和长期信息的全球定位系统(GPS)接收机用于部分根据短期和长期信息进行定位计算，所述GPS接收机具有汲取电池能量的“开机”状态和不汲取电池能量的“关机”状态，一种当所述无线电话机在备用状态而保持短期和长期信息用于进行快速GPS位置确定时保留电池能量的方法，所述方法包括：
通过下列步骤捕获长期信息：
(a)将所述GPS接收机改变到所述“开机”状态；
(b)获得一组长期信息；
(c)将所述GPS接收机改变到所述“关机”状态；
(d)周期性地重复步骤(a)到(d)；和
根据无线电通信收发信机中事件改变长期信息捕获频率。
22．权利要求21的方法，其中无线电通信收发信机对来自无线电网络的信号进行信号强度测量，和其中响应所接收信号强度指示的迅速减少中止长期信息捕获。
23．权利要求21的方法，其中无线电通信收发信机对来自无线电网络的信号进行信号强度测量，和其中响应所接收信号强度指示的减少延迟长期信息捕获。
24．权利要求21的方法，其中无线电通信收发信机对来自无线电网络的信号进行信号强度测量，和其中响应所接收信号强度指示保持低于阈值延迟长期信息捕获。
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