TWI408396B - 具有省電功能之電子裝置及其操作方法 - Google Patents

Description

具有省電功能之電子裝置及其操作方法

本發明係關於一種能夠降低電能消耗的電子裝置及其方法，特別關於一種藉由控制全球導航衛星系統(GNSS)接收機在省電期間進入省電模式以降低電能消耗的電子裝置及其方法。

通常，可攜式電子裝置利用電池裝置作為其主要電能來源。因此，由於電能來源容量的有限性，電能消耗的越快，電子裝置運行時間亦越短。以習知可攜式GNSS接收機為例，其在啟動後根據接收到的衛星訊號來提供位置訊息以實現導航功能。然而，通常可攜式GNSS接收機始終保持全功率運行以實現其預期(intended)功能(例如衛星追蹤)。

許多習知之降低GNSS接收機電能消耗之省電方案被提出。例如，一習知方案係將GNSS接收機在正常模式(normal mode)與省電模式(power saving mode)(亦即待機模式(standby mode)或睡眠模式(sleep mode))中轉換。因此，如何決定GNSS接收機進入省電模式的時間成為設計者面臨的一大課題。

為了解決習知技術中GNSS接收機耗電的技術問題，本發明提供一種具有省電功能的電子裝置及其方法，可使GNSS接收機在省電期間進入省電模式來降低電能消耗。

依據本發明之一方面，其提供一種具有省電功能之電子裝置，該電子裝置包含：GNSS接收機，用來根據衛星訊號提供位置訊息；以及控制電路，耦接至GNSS接收機，用來至少根據一地理訊息決定GNSS接收機之省電期間，並且控制在正常模式下運行之GNSS接收機在省電期間進入省電模式；其中GNSS接收機在省電模式下運行與在正常模式下運行相比較，具有更少的電能消耗。

依據本發明另一方面，其提供一種操作電子裝置之方法，電子裝置具有GNSS接收機，該方法包含：利用GNSS接收機根據衛星訊號提供位置訊息；至少根據一地理訊息來決定GNSS接收機之省電期間；以及控制在正常模式下運行之GNSS接收機在省電期間內進入省電模式；其中GNSS接收機在省電模式下運行與在正常模式下運行相比較，具有更少的電能消耗。

本發明提供的電子裝置及其方法，至少根據地理訊息來確定GNSS接收機的省電期間，並控制其在省電期間進入省電模式，能夠降低電子裝置的電能消耗，延長具有導航功能的電子裝置的工作時間。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些辭彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接於第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。

請參閱第1圖，第1圖為依據本發明第一實施例之具有省電功能之電子裝置100方框示意圖。一般的，具有省電功能之電子裝置之硬體環境如第1圖所示。本實施例中，電子裝置100包含，但不限於，全球導航衛星系統(GNSS)接收機102、以及控制電路104。GNSS接收機102至少支援當前可用的GNSS其中之一，例如全球定位系統GPS(Global Positioning System)、伽利略系統GLONASS、以及全球導航衛星系統GLONASS。GNSS接收機102接收來自跟蹤衛星的衛星訊號後，依據接收到的衛星訊號計算位置訊息。控制電路104可被利用來決定GNSS接收機102何時進入省電模式(亦即待機模式或者睡眠模式)。本實施例中，控制電路104至少根據地理訊 息DATA_G(例如地圖訊息(map information))來決定省電期間。

舉例來說，控制電路104由GNSS接收機102接收位置訊息DATA_P，並且參考位置訊息DATA_P來識別電子裝置100當前位置的地理環境。然後，控制電路104依據電子裝置100所处的地理环境計算省电期间，接著，控制GNSS接收機102由正常模式进入省电模式并且在已計算之省電期間保持GNSS接收機102在省電模式下運行。例如，當電子裝置100穩定的運動於筆直的道路(例如高速公路)上時，控制電路104根據位置訊息DATA_P與地理訊息DATA_G識別電子裝置100之運動狀態，然後計算適當的(proper)省電模式之省電期间以及正常模式之正常期间。接著，基於已計算到之省電期间以及正常期间，控制電路104產生控制訊號S_C以交替地切換電子裝置100進入省電期間與正常期間。

在較佳實施例中，控制電路104具有整合於其中的導航系統。以下將以較佳實施例為例詳細描述本發明。需注意的是，該控制電路104具有整合於其中的導航系統之硬體環境僅作為舉例說明之用，而並非本發明的限制條件。換言之，任何利用至少一地理訊息來決定GNSS接收機102進入省電模式的時間以及在省電模式下運行的時間長度之省電機制都屬於本發明涵蓋之範圍。並且，切換GNSS接收機102至省電模式並不限制於完全切斷GNSS接收機102 的電源。

請參閱第2圖，第2圖為依據本發明第二實施例之具有省電功能之電子裝置200的方框示意圖。本實施例中，電子裝置200包含，但不限於，GNSS接收機202以及控制電路204。控制電路204包含：計算單元212、導航系統214、以及省電控制單元216。另外，導航系統214配置為具有導航處理單元222以及儲存單元224。GNSS接收機202可藉由任一習知之接收機結構實現，並且至少支援當前可用GNSS系統其中之一，例如GPS、Galileo、以及GLONASS系統。如熟悉此項技藝者所知，GNSS接收機202依據由跟蹤衛星接收到的衛星訊號，提供位置訊息DATA_P以及位置相關訊息DATA_A。例如，位置相關訊息DATA_A包含用來指示電子裝置200運動狀態之當前速度值以及速度平均值、健康衛星(healthy satellite)之數量、精度釋度DOP(dilution of precision)、以及可視衛星數量等。通常情況下，位置訊息DATA_P以及位置相關訊息DATA_A通過NMWA(國家海洋電子協會)標準傳輸。

導航系統214之儲存單元224儲存地理訊息DATA_G(例如地圖訊息)。導航處理單元222由儲存單元224存取地理訊息DATA_G並由GNSS接收機202接收位置訊息DATA_P，然後根據地理訊息DATA_G與位置訊息DATA_P執行導航功能。本實施例中，地理訊息DATA_G不僅被導航處理單元222用來實現導航功能，並且用來決 定上述之省電期間。導航處理單元222傳送參數至計算單元212，並且計算單元212藉由參考一或複數個輸入參數來計算上述之省電期間。舉例來說，參數包含：當前位置至下一十字路口之距離、用來觸發省電模式之當前位置至下一十字路口之距離的第一閾值、用來指示GNSS接收機之運動狀態之當前速度值與平均速度值、省電期間(亦即待機期間或者睡眠期間)與正常期間(亦即喚醒期間)之比值、電子裝置位於之道路之屬性(例如道路類型及其速度限制)、GNSS接收機熱啟動以定位所需的最小時間期間等。需注意的是，當前位置至下一十字路口之距離係關鍵參數，用來與地理訊息DATA_G一同控制省電機制。

本實施例中，導航處理單元222提供至少一參數，該參數係藉由參考地理訊息DATA_G與位置訊息DATA_P來決定。另外，導航處理單元222能夠依據位置相關訊息DATA_A來提供其他參數。例如，上述之當前速度值以及平均速度值即可由GNSS接收機202接收之位置相關訊息DATA_A容易得到。然而，需注意的是，上述實施例中參數僅作為舉例說明之用，而並非本發明的限制條件。

由導航處理單元222接收到一或複數個參數後，計算單元212決定如何來設定適當的省電期間並且輸出該省電期間至導航處理單元222。然後，依據計算單元212之計算結果，導航處理單元222輸出控制訊號S_C至省電控制單元216；接著，依據控制訊號S_C，省電控制單元216選擇 性地控制GNSS接收機202進入或者離開省電模式。由於GNSS接收機202在省電模式下運行與在正常模式下運行相比較，具有更少的電能消耗，即，可達到降低電子裝置200之電能消耗之目的。需注意的是，切換GNSS接收機202至省電模式並不局限於完全切斷GNSS接收機202電源。當GNSS接收機202被控制進入省電模式之後，任何能夠降低GNSS接收機電能消耗的技術皆可被使用。例如，在省電模式下，GNSS接收機202內多數的處理電路斷開，而儲存系統保持激活狀態以保持星曆資料儲存於其中。以這種方式，在GNSS接收機202離開省電期間後並完成熱啟動後，緩衝的星曆資料可被用於加速定位操作，以便追蹤可見衛星以及獲得期望的位置訊息。

請參閱第3圖，第3圖為依據本發明控制第2圖所示之GNSS接收機202交替地進入正常模式與省電模式之示意圖。假設電子裝置200係可攜式導航單元安置於汽車內，該汽車沿方向D運動。當汽車到達位置P1時，使用者啟動電子裝置200，然後電子裝置200冷啟動。汽車到達位置P2前，GNSS接收機202成功找到需要的衛星並且得到位置訊息DATA_P以及位置相關訊息DATA_A。因此，依據地理訊息DATA_G(例如地圖訊息)以及位置訊息DATA_P，導航處理單元222連續地執行導航功能。此外，當汽車到達位置P2以後，上述參數被提供至計算單元212以決定適當的省電期間。如第3圖所示，當前位置P2 至下一十字路口之距離為L1，與觸發GNSS接收機202省電模式之第一閾值L2相比較，L1大於閾值L2。因此，根據距離訊息及速度訊息，計算單元212計算正常期間S1與非零省電期間S2，其中省電期間S2與正常期間S1之比值由導航處理單元222所給出之參數定義。此外，基於另一參數，此參數定義了GNSS接收機202之熱啟動所需的最小時間期間以定位，已計算之正常期間S1必須大於該最小時間期間。

接收到已計算之正常期間S1及省電期間S2之後，導航處理單元222產生控制訊號S_C以指示省電控制單元216選擇性地致能(enable)或失能(disable)省電功能。如第3圖所示，當汽車由位置P2運動至位置P3時，GNSS接收機202進入省電模式。當汽車到達位置P3時，省電期間S2期滿。因此，依照控制訊號S_C的指示，省電控制單元216將GNSS接收機202由省電模式切換至正常模式。亦即，汽車到達位置P3之後，GNSS接收機202進行熱啟動。如上所述，即使GNSS接收機運行於省電模式，星曆資料仍保持於GNSS接收機202之儲存系統中。因此，GNSS接收機202能夠快速完成熱啟動程序以定位電子裝置200。稍後，當汽車達到位置P4時，GNSS接收機202再次於省電期間進入省電模式。如第3圖所示，在正常期間S1及省電期間S2已由計算單元212計算得到之後，GNSS接收機202開始交替地進入正常模式與省電模式。

汽車到達位置P5之後，當前位置至下一十字路口之距離小於第一閾值L2。此時，計算單元212改變或者重新計算省電期間S2，省電期間S2重新設置為零以失能省電機制。以此種方式，GNSS接收機202被控制為不進入省電模式，直到當前位置之下一十字路口之距離超出第一閾值L2。為避免由於不適當地啟動省電機制而引起的GNSS接收機202性能降低，需要檢查其他條件來決定是否改變或者重新計算當前省電期間。以下將舉例說明。

當位置訊息DATA_P不能在GNSS接收機202依據省電期間S2進入省電模式之前得到時，計算單元212改變或者重新計算省電期間S2。例如，在汽車到達位置P4之前，當當前可見衛星訊號不足以得到位置訊息DATA_P時，計算單元212重新設定省電期間為零，因此，失能省電機制並且給予GNSS接收機202更多時間來追蹤更多可見衛星。

在GNSS接收機202進入省電模式之前，當位置準確度低於第二閾值時，計算單元212改變省電期間S2。例如，當精度釋度DOP指示位置準確度低時，計算單元212重新設定省電期間S2為零，從而失能省電機制。換言之，當可接受偵測到的位置準確度時，GNSS接收機202之省電功能可被激活。

在GNSS接收機202根據省電期間S2進入省電模式之前，當速度變動超出第三閾值時，計算單元212改變省電期間S2。例如，當汽車在到達位置P4之前突然停止時， 由於速度值係決定省電期間所依據之主要參數，計算單元212重新計算省電期間S2。

由於控制電路204具有整合於其中且用於提供導航功能的導航系統214，當GNSS接收機202被控制進入省電模式之後，導航系統214之導航處理單元222被配置為藉由決定預估之位置訊息來完成導航功能，其中預估之位置訊息係依據由GNSS接收機202在正常模式下運行時接收到之可用的位置相關訊息DATA_A(例如，平均速度值或者最終速度值)來決定。此外，本實施例中，可選擇的航位推算單元(dead reckoning device)230係耦接至導航處理單元222，並藉由航位推算來提供預估之位置訊息。因此，當GNSS接收機202於省電期間在省電模式下運行時，導航處理單元222可備選地由所採用之航位推算單元230接收預估之位置訊息以完成導航功能。

為更加清楚描述本發明之特徵，請參閱第4圖以及第5圖。第4圖與第5圖為依據本發明控制GNSS接收機202在正常模式與省電模式之間切換的方法流程圖。只要方法得到之結果本質上相同，方法執行之步驟並不局限於第4圖與第5圖所示的順序。該方法由第2圖所示之電子裝置200執行。其步驟如下：

步驟400：啟動電子裝置200。

步驟402：GNSS接收機202冷啟動以尋找可見衛星並依據追蹤衛星之衛星訊號獲得位置訊息DATA_P。

步驟404；導航系統214提供參數至計算單元212。

步驟406：判斷當前位置至下一十字路口之距離是否大於第一閾值？若是，則執行步驟408，否則執行步驟406。

步驟408：計算單元212計算省電期間與正常期間。

步驟409：導航處理單元222依據已計算之省電期間與正常期間，產生控制訊號S_C至省電控制單元206。

步驟410：省電控制單元216控制GNSS接收機202在已計算之省電期間進入省電模式。

步驟412：判斷省電期間是否期滿？若是，則執行步驟414，否則執行步驟412以持續偵測GNSS接收機202離開省電模式之時間。

步驟414：省電控制單元216控制GNSS接收機202在已計算之正常期間進入正常模式。

步驟416：判斷當前位置至下一十字路口之距離是否大於第一閾值？若是，則執行步驟418；否則執行步驟426。

步驟418：判斷GNSS接收機202是否能夠在當前正常模式立即進入下一省電模式之前獲得位置訊息DATA_P？若是，則執行步驟420，否則執行步驟426。

步驟420：判斷位置準確度是否大於第二閾值？若是，則執行步驟422，否則執行步驟426。

步驟422：判斷速度變動是否低於第三閾值？若是，則執行步驟424，否則執行步驟426。

步驟424：判斷已計算之正常期间是否期滿？若是，則 執行步驟410，否則執行步驟416。

步驟426：計算單元212改變或者重新計算省電期間。

步驟428：判斷當前位置至下一十字路口之距離是否大於第一閾值？是則執行步驟409，否則執行步驟428。

熟悉此項技藝者在閱讀上述實施例之後，應可瞭解第4圖與第5圖所示之步驟操作，故細節於此不另贅述。

任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為准。

100，200‧‧‧電子裝置

102，202‧‧‧GNSS接收機

104，204‧‧‧控制電路

214‧‧‧導航系統

212‧‧‧計算單元

216‧‧‧省電控制單元

222‧‧‧導航處理單元

224‧‧‧儲存單元

230‧‧‧航位推算單元

第1圖為依據本發明第一實施例之具有省電功能之電子裝置方框示意圖。

第2圖為依據本發明第二實施例之具有省電功能之電子裝置方框示意圖。

第3圖為依據本發明控制第2圖所示之GNSS接收機交替地進入正常模式與省電模式之示意圖。

第4圖為依據本發明控制GNSS接收機在正常模式與省電模式之間切換的方法流程圖。

第5圖為第4圖之延續圖。

200‧‧‧電子裝置

202‧‧‧GNSS接收機

204‧‧‧控制電路

214‧‧‧導航系統

212‧‧‧計算單元

216‧‧‧省電控制單元

222‧‧‧導航處理單元

224‧‧‧儲存單元

230‧‧‧航位推算單元

Claims (18)

1. 一種具有省電功能之電子裝置，包含：一全球導航衛星系統接收機，用來根據複數個衛星訊號提供一位置訊息；以及一控制電路，耦接至該全球導航衛星系統接收機，用來至少根據一地理訊息決定該全球導航衛星系統接收機之一省電期間，並且控制運行於一正常模式之該全球導航衛星系統接收機在該省電期間進入一省電模式；其中該全球導航衛星系統接收機在該省電模式下運行與在該正常模式下運行相比較，具有更少的電能消耗。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有省電功能之電子裝置，其中該控制電路包含：一計算單元，用來至少根據一參數以計算該省電期間；一省電控制單元，耦接至該全球導航衛星系統接收機，用來控制該全球導航衛星系統接收機選擇性地進入該省電模式或者該正常模式；以及一導航系統，包含：一儲存單元，用來儲存該地理訊息；以及一導航處理單元，耦接至該儲存單元、該計算單元、該全球導航衛星系統接收機以及該省電控制單元，用來根據自該全球導航衛星系統接收機接收到之該位置訊息以及該儲存單元儲存之該地理訊息執行一導航功能；根據該地理訊息與該位置訊息來決定該參數並提供該參數至該計算 單元；以及根據由該計算單元決定之該省電期間來指示該省電控制單元控制該全球導航衛星系統接收機進入該省電模式。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有省電功能之電子裝置，其中該控制電路根據由一當前位置至下一十字路口之至少一距離來決定該省電期間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有省電功能之電子裝置，其中該控制電路更藉由參考以下參數其中之一來決定該省電期間：用來觸發該省電模式之該距離的一閾值、用來指示該全球導航衛星系統接收機之運動狀態之一當前速度值與一平均速度值、該省電期間與一正常期間之一比值、該電子裝置位於之道路之屬性或該全球導航衛星系統接收機熱啟動以定位所需的一最小時間期間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有省電功能之電子裝置，其中該控制電路更計算該正常模式之一正常期間，並控制該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間與該正常期間，交替地進入該省電模式以及該正常模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有省電功能之電子裝置，其中當該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間進入該省電模式之前沒有獲得該位置訊息時，該控制電路改變該省電期間。
7. 如申請專利範圍第5項所述之具有省電功能之電子裝置，其中當該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間 進入該省電模式之前一位置準確度係低於一閾值時，該控制電路改變該省電期間。
8. 如申請專利範圍第5項所述之具有省電功能之電子裝置，其中當該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間進入該省電模式之前一速度變動超出一閾值時，該控制電路改變該省電期間。
9. 如申請專利範圍第5項所述之具有省電功能之電子裝置，其中在該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間進入該省電模式之前，當一當前位置至一下一十字路口之一距離小於一閾值時，該控制電路改變該省電期間。
10. 一種操作電子裝置之方法，該電子裝置具有一全球導航衛星系統接收機，該方法包含：利用該全球導航衛星系統接收機根據複數個衛星訊號提供一位置訊息；至少根據一地理訊息來決定該全球導航衛星系統接收機之一省電期間；以及控制運行於一正常模式下之該全球導航衛星系統接收機在該省電期間內進入一省電模式；其中該全球導航衛星系統接收機在該省電模式下運行與在該正常模式下運行相比較，具有更少的電能消耗。
11. 如申請專利範圍第10項所述之操作電子裝置之方法，更包含：儲存該地理訊息；以及 根據自該全球導航衛星系統接收機接收到之該位置訊息以及該儲存之地理訊息執行導航功能。
12. 如申請專利範圍第10項所述之操作電子裝置之方法，其中決定該全球導航衛星系統接收機之該省電期間之步驟更包含：參考一當前位置至一下一十字路口之至少一距離來決定該省電期間。
13. 如申請專利範圍第12項所述之操作電子裝置之方法，其中決定該全球導航衛星系統接收機之該省電期間之步驟更包含參考以下參數其中之一來決定該省電期間：用來觸發該省電模式之該距離的一閾值、用來指示該全球導航衛星系統接收機之運動狀態之一當前速度值與一平均速度值、該省電期間與一正常期間之一比值、該電子裝置位於之道路之屬性或該全球導航衛星系統接收機熱啟動以定位所需的一最小時間期間，來決定該省電期間。
14. 如申請專利範圍第10項所述之操作電子裝置之方法，其中，根據該地理訊息來決定該全球導航衛星系統接收機之該省電期間之步驟更包含：計算該正常模式之一正常期間；以及控制運行於該正常模式之該全球導航衛星系統接收機在該省電期間內進入該省電模式之步驟更包含：控制該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間與該正常期間交替地進入該省電模式以及該正常模式。
15. 如申請專利範圍第14項所述之操作電子裝置之方法，其中，當該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間 進入該省電模式之前沒有獲得該位置訊息時，改變該省電期間。
16. 如申請專利範圍第14項所述之操作電子裝置之方法，其中，當該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間進入該省電模式之前位置準確度係低於一閾值時，改變該省電期間。
17. 如申請專利範圍第14項所述之操作電子裝置之方法，其中，當該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間進入該省電模式之前一速度變動超出一閾值時，改變該省電期間。
18. 如申請專利範圍第14項所述之操作電子裝置之方法，其中，在該全球導航衛星系統接收機依據該省電期間進入該省電模式之前，當一當前位置至一下一十字路口之一距離小於一閾值時，改變該省電期間。