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用于降低GNSS接收器中功耗的方法、装置和?#20302;?pdf

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用于 降低 GNSS 接收器 功耗 方法 装置 ?#20302;?
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摘要
申请专利号:

CN201410188281.8

申请日:

2014.05.06

公开号:

CN104142508A

公开日:

2014.11.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 19/24申请日:20140506|||公开
IPC分类号: G01S19/24(2010.01)I 主分类号: G01S19/24
申请人: 三星电子株式会社
发明人: 加里·伦南
地址: 韩国京畿道
优先权: 2013.05.09 US 13/891,019
专利代理机构: 北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112 代理人: 陈源;张帆
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201410188281.8

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2019.01.29|||2016.06.01|||2014.11.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明包含用于降低全球导航卫星?#20302;?#25509;收器中功耗的方法、装置和?#20302;場?#36825;种方法可包含接收定时和精确度参数,在为信号捕获或信号跟踪的准备中处理预定位信息,确定多个卫星是否是可见的,将ON信号施加到模拟信号处理部分的一个或更多组件和数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件,以及在动态时间窗口内捕获多个可见卫星的信号并且实时地将信号感测逻辑同?#38477;?#26045;加到捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了电子接收器的定位。响应于确定获得了定位,可将OFF信号施加到模拟信号处理部分的一个或更多组件和数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于降低电子接收器功耗的方法,所述方法包括步骤:
确定多个卫星是否是可见的;
将ON信号施加到所述电子接收器的模拟信号处理部分的一个或更多组件和所述电子接收器的数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上;以及
在动态时间窗口内捕获所述多个可见卫星的信号并且将信号感测逻辑施加到所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了所述电子接收器的定位。

2.  根据权利要求1所述的方法,还包括步骤:
在所述动态时间窗口内重复地捕获所述多个可见卫星的信号和将所述信号感测逻辑施加到所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了所述定位。

3.  根据权利要求2所述的方法,其中所述动态时间窗口是非固定的时间段。

4.  根据权利要求1所述的方法,其中施加所述信号感测逻辑的步骤进一步包括在所述动态时间窗口内实时地将所述信号感测逻辑同?#38477;?#26045;加到所述多个可见卫星的所有信号上,直到确定获得了所述定位。

5.  根据权利要求1所述的方法,还包括步骤:
响应于确定获得了所述定位,将OFF信号施加到所述模拟信号处理部分的一个或更多组件和所述数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上。

6.  根据权利要求5所述的方法,其中所述ON信号被称为第一 ON信号,所述定位被称为第一定位,所述多个卫星被称为第一多个卫星,并且所述动态时间窗口被称为第一动态时间窗口,所述方法还包括步骤:
响应于施加所述OFF信号,等待预定义的时间段;
确定第二多个卫星是否是可见的;
将第二ON信号施加到所述模拟信号处理部分的一个或更多组件和所述数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上;以及
在所述预定义的时间段后,在第二动态时间窗口内,捕获所述第二多个可见卫星的信号并且将所述信号感测逻辑施加到所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了所述电子接收器的第二定位。

7.  根据权利要求1所述的方法,还包括步骤:
在确定所述多个卫星是否是可见的步骤之前,接收定时和精确度参数;并且
其中基于所述定时和精确度参数来执行捕获、施加和确定的步骤。

8.  根据权利要求1所述的方法,还包括步骤:
在施加所述ON信号的步骤之前,在为信号捕获或信号跟踪中的至少一个的准备中,处理预定位信息。

9.  根据权利要求1所述的方法,其中将所述信号感测逻辑施加到所捕获?#38477;?#20449;号上的步骤进一步包括:
接收关于N个被跟踪的卫星的数?#20013;?#24687;,其中所述N个被跟踪的卫星对应于所述多个可见卫星;
为所述N个被跟踪的卫星中的每一个估?#21697;段?#21644;多普勒误差中的至少一个;
将所述N个被跟踪的卫星过滤到K个卫星,其中K小于或等于N;
基于所述K个卫星来计算精度因子;
基于所述K个卫星来计算位置、速度和时间的解决方案;
计算估计的位置误差;以及
确定所述估计的位置误差是否小于或等于预定义的阈值。

10.  根据权利要求9所述的方法,还包括步骤:
响应于所述估计的位置误差小于或等于所述预定义的阈值,产生位置就绪信号;以及
响应于所述估计的位置误差大于所述预定义的阈值,产生位置未就绪信号。

11.  根据权利要求9所述的方法,其中施加所述信号感测逻辑的步骤还包括在所述动态时间窗口内实时地将所述信号感测逻辑同?#38477;?#26045;加到所述K个卫星的信号上,直到确定获得了所述定位。

12.  一种可操作于电子接收器装置内的数?#20013;?#21495;处理部分,所述数?#20013;?#21495;处理部分包括:
数字预处理部分,其配置为接收关于N个被跟踪的卫星的数?#20013;?#24687;;
卫星拒绝过滤器,其配置为将所述N个被跟踪的卫星过滤到K个卫星;
ON/OFF信号产生器,其配置为产生一个或更多的ON/OFF控制信号;以及
卫星捕获、跟踪及测量部分,其配置为在动态时间窗口内响应于所述一个或更多的ON/OFF控制信号将信号感测逻辑施加到所述K个卫星的所捕获?#38477;?#20449;号上。

13.  根据权利要求12所述的数?#20013;?#21495;处理部分,其中所述动态时间窗口是非固定的时间段。

14.  根据权利要求12所述的数?#20013;?#21495;处理部分,其中所述卫星捕获、跟踪及测量部分配置为在所述动态时间窗口内确定获得了所述 电子接收器的定位。

15.  根据权利要求12所述的数?#20013;?#21495;处理?#20302;常?#20854;中所述ON/OFF信号产生器连接?#20102;?#36848;数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件,并且所述ON/OFF信号产生器配置为在所述动态时间窗口的开始处产生ON控制信号和在所述动态时间窗口的结尾处产生OFF控制信号。

16.  根据权利要求15所述的数?#20013;?#21495;处理部分,其中响应于所述ON控制信号将所述一个或更多组件配置为开启,并且响应于所述OFF控制信号将所述一个或更多组件配置为关断。

17.  根据权利要求12所述的数?#20013;?#21495;处理部分,其中所述卫星捕获、跟踪及测量部分配置为在所述动态时间窗口内实时地将所述信号感测逻辑同?#38477;?#26045;加到所述K个卫星的所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了定位。

18.  一种用于降低接收器功耗的?#20302;常?#25152;述?#20302;?#21253;括:
?#20302;?#24635;线;
连接?#20102;?#36848;?#20302;?#24635;线的存储器;
与所述?#20302;?#24635;线和所述存储器相关联的用户接口;以及
全球导航卫星?#20302;?#25509;收器,其包括连接至数?#20013;?#21495;处理部分的射频处理部分,所述数?#20013;?#21495;处理部分配置为从所述射频处理部分接收关于N个被跟踪的卫星的数?#20013;?#24687;,其中所述数?#20013;?#21495;处理部分进一步包括:
卫星拒绝过滤器,其配置为将所述N个被跟踪的卫星过滤到K个卫星;
ON/OFF信号产生器,其配置为产生一个或更多的ON/OFF控制信号;以及
卫星捕获、跟踪及测量部分,其配置为在动态时间窗口内 响应于所述一个或更多的ON/OFF控制信号将信号感测逻辑施加到所述K个卫星的所捕获?#38477;?#20449;号上。

19.  根据权利要求18所述的?#20302;常?#20854;中所述动态时间窗口是非固定的时间段。

20.  根据权利要求18所述的?#20302;常?#20854;中所述卫星捕获、跟踪及测量部分配置为在所述动态时间窗口内确定获得了所述电子接收器的定位。

21.  根据权利要求18所述的?#20302;常?#20854;中所述ON/OFF信号产生器连接?#20102;?#36848;数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件,并且所述ON/OFF信号产生器配置为在所述动态时间窗口的开始处产生ON控制信号和在所述动态时间窗口的结尾处产生OFF控制信号。

22.  根据权利要求21所述的?#20302;常?#20854;中响应于所述ON控制信号将所述一个或更多组件配置为开启,并且响应于所述OFF控制信号将所述一个或更多组件配置为关断。

23.  根据权利要求18所述的数?#20013;?#21495;处理部分,其中所述卫星捕获、跟踪及测量部分配置为在所述动态时间窗口内实时地将所述信号感测逻辑同?#38477;?#26045;加到所述K个卫星的所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了定位。

说明书

说明书用于降低GNSS接收器中功耗的方法、装置和?#20302;?
技术领域
本发明构思涉及全球导航卫星?#20302;?GNSS)接收器,更具体而言,涉及降低或最小化GNSS接收器中的功耗。
背景技术
成千上万的卫星已被发射到太空中。这些卫星中的某些被应用于卫星导航?#20302;?#20013;。具有全球覆盖的卫星导航?#20302;?#34987;称为全球导航卫星?#20302;?GNSS)。美国的NAVSTAR全球定位?#20302;?GPS)和俄罗斯的GLONASS分别是正在运行的GNSS的例子。
卫星导航?#20302;程?#20379;位置和时间信息。当存在到多个卫星的不被遮挡的视线时,地球上嵌有GNSS接收器的小型移动电子设备能获得“定位”。这样的设备可包含,例如智能电话、照相机、移动电脑、GPS轨迹跟踪仪、移动设备等。GNSS接收器的功耗是该设备在使用时的总功耗预算的相当大的一部分。由于通常使用电池来对移动设备供电,并且设备的电池寿命受?#25509;?#33719;得定位相关的处理活动的影响,因而高功耗是成问题的。
常规的GNSS接收器技术包括通过GNSS接收器的开启/关断(ON/OFF)循环的序列(通常为周期性的)的技术。例如,GNSS接收器可实行“滴流功率”(“trickle power”)或主动连续跟踪(ACT)的过程。这可涉及例如在诸如10毫秒(ms)的固定时间段上开启GNSS接收器,接着在诸如2ms的固定时间段上关断该GNSS接收器,等等。重复的开启和关断循环甚至在没有获得定位?#24065;?#23384;在。换言之,在开启GNSS接收器时其可能不会成功获得方位,这在某些情况下会导致不正确的假设。在另一些情况下,常规方法使GNSS接收器在多达99ms或更长的过长时间上处于开启状态,甚至存在强卫星信号?#24065;?#36825;样。其它的方法涉及试图一次观察一个卫星的信号强度。这样的方法将导 致不利的资源浪费和不必要的功率消耗。
所需要的是一种用于降低电子接收器(特别是GNSS接收器)中的功耗的改进的设备和方法。连带本文所公开的相关本发明构思一起,可以解决现有技术这的这些和其它限制。
发明内容
本发明构思可包含一种用于降低GNSS接收器中功耗的方法。这种方法可例如包括步骤:接收时间和精确度参数;在为信号捕获或信号跟踪的准备中处理预定位信息;确定多个卫星是否是可见的;将ON信号施加到模拟信号处理部分的一个或更多组件和数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上;以及在动态时间窗口内捕获多个可见卫星的信号并且将信号感测逻辑施加到所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了电子接收器的定位。响应于确定获得了定位,可将OFF信号施加到模拟信号处理部分的一个或更多组件和数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上。所述动态时间窗口可以是非固定的时间段。
施加所述信号感测逻辑的步骤可进一步包括:接收关于N个被跟踪的卫星的数?#20013;?#24687;,其中所述N个被跟踪的卫星对应于多个可见卫星;为N个被跟踪的卫星中的每一个估?#21697;段?#21644;多普勒误差中的至少一个;将N个被跟踪的卫星过滤到K个卫星,其中K小于或等于N;基于K个卫星来计算精度因子;基于K个卫星来计算位置、速度和时间的解决方案;计算估计的位置误差;以及确定估计的位置误差是否小于或等于预定义的阈值。
根据本发明构思的特征和原理,一种计算?#20302;?#21487;包括?#20302;?#24635;线、连接?#20102;?#36848;总线的存储器、与所述?#20302;?#24635;线和所述存储器相关联的用户接口以及GNSS接收器,其包括连接至数?#20013;?#21495;处理部分的射频(RF)处理部分。所述数?#20013;?#21495;处理部分可配置为从所述RF处理部分接收关于N个被跟踪的卫星的数?#20013;?#24687;。所述数?#20013;?#21495;处理部分可进一步包括:卫星拒绝过滤器,其配置为将N个被跟踪的卫星过滤到K个卫星;ON/OFF信号产生器,其配置为产生一个或更多的ON/OFF控制信号;以及卫星捕获、跟踪和测量部分,其配置为响应于所述一 个或更多的ON/OFF控制信号在动态时间窗口内,将信号感测逻辑施加到K个卫星的所捕获?#38477;?#20449;号上。
在处理器(例如ARM的处理器核)中可最佳地实现本发明的一些特征。其它类型的处理器或专用集成电路(ASIC)也能实现本文所公开的本发明构思。本发明构思可实现于不同移动设备(例如智能电话、平板电脑、?#22987;?#26412;电脑等等)的处理器中,或者可实现于不同的固定设备(例如台?#38477;?#33041;、路由器等等)中。
本文所描述和说明的本发明构思提供了保持高性能的同时对功耗的极大降低。
附图说明
从参照说明书附图的以下详?#35813;?#36848;中,将更容易地显现出本发明原理的上述及另外的特征和优点,在附图中:
图1是根据本发明构思实施例的包括模拟信号处理部分和数?#20013;?#21495;处理部分的电子GNSS接收器的示例性方框图;
图2是图1中数?#20013;?#21495;处理部分的另外?#38468;?#30340;示例性方框图;
图3是根据本发明构思实施例的其中嵌有电子GNSS接收器的移动设备以及可见卫星的组的示例性?#20302;?#26041;框图;
图4是示出了根据本发明构思实施例的用于降低GNSS接收器中功耗的技术的示例性流程图;
图5是示出了根据本发明构思实施例的应用卫星感测逻辑来降低GNSS接收器中功耗的技术的另一示例性流程图;
图6至图9显示了针对不同的信号观察时间在某一?#27573;?#30340;载波对接收器噪声密度(CNO)值上的近?#21697;段?#35823;差标准偏差;以及
图10是根据本文所公开的本发明构思实施例的包含有GNSS接收器的计算?#20302;?#30340;示例性方框图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明构思的实施例,其中的例子在说明书附图中得?#36816;?#26126;。在以下详细的描述中,阐述了众多的特定?#38468;?#20197;使得 能够对本发明构?#21152;?#36879;彻的理解。但应该理解的是,本领域的普通技术人员在不用这些特定?#38468;?#30340;情况下也可以实现本发明构思。在其它情况下,没有详?#35813;?#36848;众所周知的方法、过程、组件、电路和网络,以避免不必要地模糊实施例的各个方面。
将理解的是,虽然本文可使用术语第一、第二等来描述不同元件,但这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来来将一个元件和另一个元件区分开。例如,在不脱离本发明构思?#27573;?#30340;情况下,第一信号可被称作第二信号,并且相似地,第二信号也可被称作第一信号。
本文对发明构思的描述中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的,而不旨在限制本发明构思。除非上下文清楚地指明有其它情况,否则如在本发明构思的说明书和所附权利要求中所使用的那样,单数形式“一”、“一个”和?#26696;謾币?#26088;在包含复数形式。还将理解的是,本文所用的术语“和/或”指的是并且包含一个或更多相关列出项的任何及所有可能的组合。还将理解的是,在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含?#31508;北?#26126;了存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组群。没有必要按比例绘制附图中的组件和特征。
由于使用中的GNSS接收器而造成的功耗是例如移动智能电话、GPS轨迹记?#23478;?#21644;其它位置感知移动设备的电子设备的总功耗的相当大的一部分。本文所描述的发明构思的实施例可“准时”(“on time”)针对给定的位置参数、速度参数和/或时间估计精确度参数降低或最小化GNSS接收器。尽管本文通常使用术语“GNSS接收器?#20445;?#20294;这样的术语并不必旨在将实施例限定于仅仅是GNSS相关的?#20302;常?#30456;反,将要理解的是,所公开的本发明构思的实施例可应用在任?#25105;?#31181;能够接收多个卫星信号的接收器中,也可应用在任?#25105;?#31181;全球或区域性运行的卫星导航?#20302;?#20013;,还可用在上述这些?#20302;?#30340;组合之中。
本发明构思的实施例通过执行智能的开启/关断(ON/OFF)信号控制来降低功耗,并?#19994;?#22312;开启时,将唯一的信号感测逻辑施加到从 可见卫星接收的信号上。本文所用的术语“可见”(“in-view”)广泛地包括在地平线以上具有可被电子GNSS接收器检测?#38477;?#36275;够强度的信号的任何卫星。所述“可见”卫星通常具有到GNSS接收器的不被遮挡的视线,但不一定是这种情况。而且,被考虑为“可见”的卫星无需是人们眼睛看得见的。
图1是根据本发明构思实施例的电子GNSS接收器100的示例性方框图,其中电子GNSS接收器100包括模拟域115内的模拟(射频(RF))信号处理部分105和数字域120内的数?#20013;?#21495;处理部分110。
模拟(RF)信号处理部分105接收由数?#20013;?#21495;处理部分110所产生的ON/OFF控制信号125。RF信号处理器部分和数?#20013;?#21495;处理器部分都能通过ON/OFF控制信号125实现开启(ON)或关断(OFF)。此外,可开启或关断RF部分和数字部分内的子块或组件。下文将更详细地描述ON/OFF控制信号125。
天线150可连接至前置放大和滤波部分145。前置放大和滤波部分145可前置放大、滤波和产生例如在1千兆?#20806;?GHz)与2千兆?#20806;?GHz)之间的高频信号147。高频信号147可具有例如1.5GHz或其附近的频率。频?#39318;?#25442;部分140可从前置放大和滤波部分145接收高频信号147。频?#39318;?#25442;部分140还可从本地振荡器135接收本地振荡器信号137。
频?#39318;?#25442;部分140可产生其频?#26102;?#39640;频信号147的频率低的信号142。例如,信号142可具有4兆?#20806;?MHz)或其附近的频率。低通滤波器155可接收和滤波低频信号142并且产生经滤波的信号157。可变增益放大器160可接收经滤波的信号157。可变增益放大器160可接收由数?#20013;?#21495;处理部分110产生的主动增益控制(AGC)信号130。
模拟到数字转换器(ADC)165可从可变增益放大器160接收信号并且使接收的信号数?#21482;DC165可接收时钟采样频率输入FS。ADC165可输出M个经数?#21482;?#30340;信号。换言之,ADC165可以以M比特进行采样,其中M可以例如是3、5或8比特。通常,在相同频带中接收所有的GNSS?#20302;常?#20351;得所有的可见卫星都将出现在M比特数字采样 的流(即:M比特数字的流,每FS个时钟一次)中。M比特数据流可包括关于例如1、2、3、4、5……20或更多卫星(这依赖于有多少可见卫星)的信息。
数?#20013;?#21495;处理部分110可接收输入170和/或发射输出180。输入170可包括例如“当前外部定位”信号、位置精确度参数等。这样的输入信息可提供有助于确定何时开启接收器100(或其组件)和/或何时关断接收器100(或其组件)的信息。这样的输入信息可提供关于位置精确度要求的信息。可基于单个定位要求接收一次这样的输入信息,或者为连续导航周期性(例如每秒一次)地接收这样的输入信息。另一方面,输出180可包括卫星?#27573;?#27979;量、位置就绪信号、位置未就绪信号等等。
图2是图1中数?#20013;?#21495;处理部分110的另外?#38468;?#30340;示例性方框图。数?#20013;?#21495;处理部分110包括全卫星处理部分205和个别卫星处理部分210。全卫星处理部分205可同步处理来?#36816;?#26377;可见卫星的信号。个别卫星处理部分210可分别处理来自每个可见卫星的信号。尽管在这里使用术语“分别处理?#20445;?#20294;这样的术语可?#38468;?#21449;处理,使得本质上实时地同步处理来自多个卫星的信号。
全卫星处理部分205包括ON/OFF信号产生器225。ON/OFF信号产生器225可接收来自卫星捕获、跟踪及测量部分280的ON/OFF命令230。ON/OFF信号产生器225可产生一个或更多的ON/OFF控制信号125,其可开启和关断RF信号处理部分205(或其一个或更多组件)以及/或者开启和关断数?#20013;?#21495;处理部分(或其一个或更多组件)。
全卫星处理部分205还包括数字预处理部分215,其能接收关于N个可见和/或被跟踪卫星的被采样的M比特信息。数字预处理部分215可产生上文所述的AGC130信号。输入采样存储器220连接至数字预处理部分215,并且可接收和存储来自数字预处理部分215的预处理的采样。
频?#39318;?#25442;部分235可接收来自输入采样存储器220的被存储的采样。频?#39318;?#25442;部分235接收来自载波数控振荡器(NCO)240的信息。频?#39318;?#25442;部分235使用NCO信息来对被存储的采样的频?#24335;?#34892;转 换。
匹配滤波器245连接至频?#39318;?#25442;部分235。匹配滤波器245接收来自频?#39318;?#25442;部分235的经转换的信息。匹配滤波器245还接收来自卫星编码产生器255的卫星编码信息,卫星编码产生器255接收来?#21592;?#30721;NCO260的NCO信息。下文将参考流程图进一步描述匹配滤波器245的操作。由卫星编码产生器255所产生的卫星编码信息可包括例如J个信号。匹配滤波器245是用于计算两个信号间相关性的数学运算的设备。
匹配滤波器245输出经滤波的信息,其由数据剥离(stripping)部分247接收。数据剥离部分247可从经滤波的信息中去除不必要的数据。接着,?#19978;?#24178;积分部分270和/或非相干积分部分265来处理所述信息。卫星捕获、跟踪及测量部分280连接?#26009;?#24178;积分部分270和非相干积分部分265,并且配置为接收来自这些部分的信息。
卫星捕获、跟踪及测量部分280包括信号感测逻辑285。信号感测逻辑285可在动态时间窗口内实时地同时将?#25345;?#36923;辑和/或算法施加到卫星的信号上,直到确定获得了定位。动态时间窗口是非固定的时间段。当开启接收器时,接收器能连续地监测其是否具有足够的信息来确定其是否具有满意的位置精确度参数。换言之,在动态时间窗口内,可捕获到多个可见的或被跟踪的卫星的信号并且可将信号感测逻辑施加到所捕获?#38477;?#20449;号上,直到确定获得了接收器的定位。
卫星捕获、跟踪及测量部分280可产生一个或更多的控制信号(CTL)250,这些信号可控制例如载波NCO240、编码NCO260和/或数据剥离部分270以及数?#20013;?#21495;处理部分110的其它一些组件。
将接收器100的组件开启用来获得定位所需的尽可能少的时间,然后关断这些组件。在一些情况下,所述组件开启1ms或更短时间然后关断,短到为典型时间的1/1000。而且,根据本发明构思的实施例,对采样进行实时地分析而不是后来再集合并分析采样。后来再集合并分析采样拖延了定位的获得。通过实时地分析集合的采样直到获得定位,接收器100具有可即时存取多个实时数据点的优点,这使得接收器可更快及更有效地获得定位。此外,可降低接收器100的组件 开启时的总时间花销。因此,降低了接收器100的功耗。
信号感测逻辑285能为来?#36816;?#26377;检测?#38477;?#21487;见卫星的所有可能的GNSS信号同?#38477;?#22788;理信息,其中所述GNSS信号包括例如GPS、GLONASS、GALILEO、COMPASS、QZSS、SBAS等等。这在统计上提高了缩短GNSS接收器开启时间的可能性。在一些实施例中,信号感测逻辑可为GNSS信号的子集或经滤波的集合同步处理信息。与选择跟踪哪个GNSS?#20302;?#30340;常规接收器?#20302;?#19981;同,本文所描述的信号感测逻辑可利用所有的可用信号,由此一来,降低了用于获得定位的时间,从而降低了功耗。
信号感测逻辑285可包含卫星拒绝过滤器,其执行与匹配滤波器245分离且根本不同的功能。通过检测卫星跟踪是否是“可信的?#20445;?#21355;星拒绝过滤器减少了导航解决方案中潜在应用的可用卫星数量。不信任卫星信号的原因包括例如所述卫星信号?#23548;?#19978;与另一卫星的编码交叉相关或所述卫星信号?#23548;?#19978;跟踪了例如窄带干扰机的干扰源。因此,可防止劣化的卫星跟踪破?#26723;?#33322;解决方案。通过进一步举例的方式,N个可见或被跟踪的卫星可?#36824;?#28388;到K个卫星,其中K小于或等于N。换言之,如下文进一?#38477;?#25551;述,由于干扰跟踪、交叉相关跟踪等,卫星拒绝过滤器能拒绝某些卫星。
参考下文所述流程图,进一?#38477;?#25551;述信号感测逻辑的这些或其它方面。
图3是根据本发明构思实施例的移动设备305和可见卫星310的组(constellation)的示例性?#20302;?#26041;框图300,其中所述移动设备305具?#26143;度?#22312;其中的电子GNSS接收器100。可见卫星310可包括例如来自不同GNSS?#20302;?#30340;多达60个的卫星。这个数?#32440;?#26469;很可能再扩大。接收器100除了包括上述其它组件外还可包括RF信号处理部分105和数?#20013;?#21495;处理部分110。数?#20013;?#21495;处理部分110可包括ON/OFF信号产生器225、信号感测逻辑285以及如上文所述的其它组件。接口315将RF信号处理部分105连接至数?#20013;?#21495;处理部分110。
尽管图示为智能电话305,但是移动设备305可以是?#25105;?#19968;种其中嵌有GNSS接收器的移动设备。可见卫星310可与包括例如GPS、 GLONASS、GALILEO、COMPASS、QZSS、SBAS等的一个或更多卫星导航?#20302;?#30456;关联。随着时间推移,越来越多的导航?#20302;?#21355;星被发射到太空中,根据本发明构思的实施例会提供能获得更强定位的更大的机会。
图4是示出了根据本发明构思实施例的用于降低GNSS接收器中功耗的技术的流程图400。所述技术开始于405,其中接收定时和精确度参数(例如图2中的170)。定时和精确度参数可包括“当前外部定位”信号、位置精确度参数等。可从外部源将这样的定时和/或精确度参数接收到接收器,或者可替换地,可例如通过重复使用上次接收的外部信息由内部产生这样的定时和/或精确度参数。流程继续进?#26800;?10,其中确定或计算可见卫星。
在415处,在为信号捕获和/或信号跟踪的准备中处理预定位信息。可利用预定位信息(例如时间和频率)来开始最初的重点在强信号捕获和跟踪上的捕获和跟踪处理。通过举例的方式,可仅用1ms的卫星功?#20351;?#23519;来捕获和跟踪50dB-Hz的信号。可对相同的输入采样执行捕获和跟踪,使得在相同时间能有效地完成捕获和跟踪。术语“跟踪”可表示?#23548;?#19978;试图形成闭合的循环跟踪功能(例如,代码和载波跟踪循环)和/或峰值相关时间和载波频率偏移的开放的循环估计。
接着流程进入到420,其中产生ON命令,使ON/OFF信号产生器将ON信号施加到RF处理部分(或其一个或更多组件)和数字处理部分(或其一个或更多组件)上。
在动态时间窗口440内,在425处捕获和/或跟踪可见卫星的信号。在430处,将信号感测逻辑施加到可见卫星的信号上。在435处,确定是否已经获得了定位。如果为“否?#20445;?#21017;流程回到并重复425和430直到确定获得了定位。接收器可以利用信号感测逻辑,并且在一些情况下(特别是在卫星信号相对较强时)可在很短的时间间隔(例如1ms)内获得定位。信号感测逻辑和/或算法确定接收器是否已经集合了足够的信息以提供满足位置误差参数的位置输出估计。
如果在435处的确定结果为“是”(即:已经获得了定位),则流程进入到445,其中产生OFF命令,使ON/OFF信号产生器将OFF信号施加到RF处理部分(或其一个或更多组件)和数字处理部分(或 其一个或更多组件)上。换言之,响应于确定获得了定位,将OFF信号施加到模拟信号处理部分的一个或更多组件和数?#20013;?#21495;处理部分的一个或更多组件上。接着,可将定位输出给用户(例如,作为输出180的部分)。可基于在405处所接收的定时和精确度参数来执行捕获、施加和确定步骤。
如上所述,动态时间窗口440是非固定的时间段,并且实时地重复利用信号感测逻辑直到获得定位。在一些实施例中,在动态时间窗口440内实时地对可见卫星的所有信号同步施加信号感测逻辑,直到确定获得了定位。在一些实施例中,信号感测逻辑可采用后退(back-off)计算智能。换言之,在动态时间窗口440内信号感测活动的最初突发之后可以是逐渐减少的信号感测逻辑活动量,因而在无需极大牺牲快速且有效地获得定位的能力的情况下,进一步降低功耗。
在施加了OFF信号后,在450处,接收器可等待预定义的时间段,之后流程可回到405及后续的步骤以用于进一?#38477;?#22788;理。更具体而言,可在405处可选地接收另外的定时和精确度参数、可在410处确定第二组可见卫星、可在415处执行处理操作、可在420处施加第二ON信号、可在第二动态时间窗口440内在425处捕获和/或跟踪第二组可见卫星并且可在430处将信号感测逻辑施加?#38477;?#20108;组可见卫星的信号上。如前文所说明的,在435处,确定是否已经获得了定位。如果为“否?#20445;?#27969;程回到并重复425和430直到基于第二组可见卫星确定获得了定位。
将理解的是,在流程图400中的元素和确定操作不必?#36816;?#25551;述的特定顺序发生,而是可在不同时间或以不同顺序执行这样的元素和确定操作。
图5是示出了根据本发明构思实施例的利用卫星感测逻辑以降低GNSS接收器中功耗的技术的另一示例性流程图500。所述技术起始于505,其中接收关于N个被跟踪卫星的数?#20013;?#24687;,其中N个被跟踪的卫星对应于可见卫星。可使用具有相对较高的用来辨别背景噪声和卫星信号本身的可能性的信号功?#22987;?#27979;阈?#36947;?#25552;高N个被跟踪卫 星的精确度。可基于峰值信号功?#35782;?#22122;声比来估计每个卫星的载波对接收器噪声密度(CNO)(即:可经由噪声信道从峰值功率中分离计算出噪声)。
在510处,可为N个被跟踪卫星中的每一个估计卫星?#27573;?#21644;多普勒(Doppler)误差。可通过卫星跟踪或开放循环插入来执行卫星?#27573;?#21644;多普勒误差的估计,以便在二维时间和频率空间中发?#22336;?#20540;信号功?#26159;?#38388;(bin)。在515处,将卫星拒绝过滤器施加到被识别为错误跟踪的任何信号上,其中的错误跟踪可缘于卫星源之间的干扰或交叉相关。这使得具有可用测量的K个卫星留下(如520所示),其中K小于或等于N。换言之,同样如上文所述,由于干扰跟踪、交叉相关跟踪等,卫星拒绝过滤器可拒绝某些卫星。
流程进入到525,其中可基于K个卫星来计算卫星精度因子(DOP)。卫星精度因子可包括几何精度因子(GDOP)、水平精度因子(HDOP)、垂?#26412;?#24230;因子(VDOP)和/或时间精度因子(TDOP)。可用各个卫星的CNO(和可能的多路径估计)以及组合的卫星精度因子的组合来估计位置误差。在530处,可基于K个卫星来计算位置-速度-时间(PVT)的解决方案。PVT的解决方案可包括例如最小二乘法、卡尔曼滤波或其它合适的导航解决方案。卡尔曼滤波解决方案具有可提供经滤波(即?#26680;?#26102;间)的导航解决方案的优势,因而降低了导航误差。例如,卡尔曼滤波不必更频繁地运行?#28304;?#21040;高效,而是其可以同时运行在多个卫星信号上以进一?#38477;?#38477;低噪声。
在535处,计算估计的位置误差(EPE)。可将EPE限制在特定的维度上,例如,仅仅是水平EPE、仅仅是垂直EPE等等。在540处确定计算出的EPE是否小于或等于预定义的阈值。如果为“否”(即:EPE超出预定义的阈值),则确定位置就绪状态为假,即没有就绪,在545处可产生相应的位置未就绪信号。否则,如果为“是”(即:EPE小于或等于预定义的阈值),则确定位置就绪状态为真,即就绪。在550处可产生相应的位置就绪信号。
图6至图9显示了针对不同的信号观察时间在某一?#27573;?#30340;载波对接收器噪声密度(CNO)值上的近?#21697;段?#35823;差标准偏差。图6至图 9中每幅图中的水平轴表示不同的CNO值(db-Hz)。图6中图9中每幅图中的垂直轴表示不同的?#27573;?#35823;差测量的标准偏差(以?#20934;?。
图6示出了100ms信号观察时间的曲线图600。图7示出了10ms信号观察时间的曲线图700。图8示出了1ms信号观察时间的曲线图800。图9是对图8中曲线图800的一部分进行放大的曲线图900,并且图9也示出了1ms的信号观察时间。
接收器100可存储与曲线图600、700、800和/或900相关联的曲线和有关信息。曲线可以例如以图表或方程?#38477;?#24418;式存储在接收器中。曲线可存储在接收器内的?#36164;?#24615;或?#19988;资?#24615;的存储器设备中,或者存储在接收器内的其它合适的存储设备中。信号感测逻辑可存取这样存储的曲线信息以帮助确定是否获得了定位。
图6至图8显示了?#27573;?#35823;差是可用的信号功率(例如CNO)的函数。从而这将影响导航解决方案的精确度(名义上通过DOP乘法因子)。
通过举例的方式,图8显示?#23435;?#20102;能获得极短的开启(ON)时间(例如1ms),针对足够多的卫星(其中的“足够多”可以是被组合以提供足够DOP的少到3或4个卫星)CNO必须足够高(例如50db-Hz),否则,信号观察可继续进行以获得更好的测量估计,从而得到更好的导航解决方案或定位。
设计GNSS接收器100具有足够的吞吐量以满足为所有可见卫星创建信号检测假设的需求。保持所有信号检测假设的整合性直到?#19994;?#20301;置解决方案。可为给定信号积分周期预定义信号检测阈值。
图10是根据本文所公开的本发明构思实施例的包括GNSS接收器1030的计算?#20302;?000的示例性方框图。GNSS接收器1030可电连接?#26009;低?#24635;线1005。计算?#20302;?000还可包括时钟1000、随机存取存储器(RAM)和/或闪存1015、存储器控制器1045、用户接口1020、诸如基带芯片组的调制解调器1025、和/或自动测试装备(ATE)1035,这些组件中的全部或一些可电连接?#26009;低?#24635;线1005。
如果计算?#20302;?000是移动设备,则其进一步可包括电池1040以给计算?#20302;?000供电。尽管没有在图10中示出,但计算?#20302;?000 可进一步包括应用程序芯片组、相机图像处理器(CIS)、移动动态随机存取存储器(DRAM)等。存储器控制器1045和闪存1015可组成使用?#19988;资源?#20648;器来存储数据的固态硬盘/碟(SSD)。
在示例性实施例中,计算?#20302;?000可被用作计算机、?#38408;降?#33041;、超级移动电脑(UMPC)、工作?#23613;?#19978;网本、个人数?#31181;?#29702;(PDA)、网络平板电脑、无线电话、移动电话、智能电话、电子书、?#38408;?#24335;多媒体播放器(PMP)、数字照相机、数字音?#23548;?#24405;器/播放器、数字图片/视?#23548;?#24405;器/播放器、?#38408;接?#25103;机、导航?#20302;場?#40657;盒子、三维电视机以及在无线环境中能发射和接收信息的设备、构成成家庭网络的不同电子设备中的一个、构成计算机网络的不同电子设备中的一个、构成车载信息服务(telematics)网络的不同电子设备中的一个、射频识别、或者构成计算?#20302;?#30340;不同电子设备中的一个。
本发明构思的实施例可用在例如定时定位(push-to-fix)应用、连续导?#25509;?#29992;、室内导航技术、室外导航技术,等等。信号感测逻辑可采用后退计算时间智能以进一步降低功耗。在可变时间窗口内获得定位的动态(例如“按需”)方法反?#26412;?#22320;降低了接收器花费在开启状态下的总的时间,从而降低了接收器的总功耗。
以下论述旨在提供对在其中可实施本发明某些方面的合适的机器或多个机器的简要一般的描述。通常,所述机器或多个机器包括?#20302;?#24635;线,处理器、存储器(例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它状态保存介质)、存储设备、视频接口和输入/输出接口端口附接到所述?#20302;?#24635;线。所述机器或多个机器至少部分地可由来自常规输入设备(例如键盘、鼠标等)的输入来控制,也可由从其它机器接收的指令、与虚拟?#23548;?VR)环境的?#25442;ァ?#29983;物计量反馈或其它输入信号来控制。如本文所使用的术语“机器”旨在广泛地包括单个机器、虚拟机器或通信耦合各个机器的?#20302;場?#22810;个虚拟机器或一起操作的多个设备。示例性的多个机器包括诸如个人电脑、工作?#23613;?#26381;务器、?#38408;降?#33041;、手持设备、电话、平板电脑等的计算设备,还包含诸如个人或公?#27493;?#36890;(例如汽车、火车、出租?#26723;?的交通设备。
所述机器或多个机器可包括?#24230;朧降?#25511;制器,例如可编程或不 可编程的逻辑设备或阵列、专用集成电路(ASIC)、?#24230;朧降?#33041;、智能卡等等。所述机器或多个机器可使用到一个或更多远程机器的一个或更多的连接,例如通过网络接口、调制解调器或其它通信耦合。多个机器可通过物理和/或逻辑网络的方式(例如内联网、互联网、局域网、广域网等)相互连接。本领域的技术人员将明白网络通信可利用各种有线和/或无线的短程或远程的载体和协议,包含射频、卫星、微波、电气与电子工程师协会(IEEE)545.11、蓝牙光学、红外线、电缆、激光等。
可以参考或结合关联的数据来描述本发明的实施例,所述关联的数据包括函数、程序、数据结构、应用程序等,当机器存取时所述关联的数据可以导致该机器执行任务或定义抽象数据类型或低级?#24067;?#29615;境。关联的数据可?#28304;?#20648;在例如?#36164;?#24615;和/或?#19988;资源?#20648;器(例如RAM、ROM等)中或者在其它存储设备及其关联的存储介质(包括硬盘驱动器、软盘、光学存储器、磁带、闪存、存储棒、数字视频盘、生物存储器等)中。可以通过包括物理和/或逻辑网络的传输环境以包、串行数据、并行数据、传播信号等的形式来传送关联的数据,并且可以以压缩或?#29992;?#30340;格式来使用关联的数据。关联的数据可以用在分布式环境中,并且可被本地和/或远程地存储以用于机器存取。
已经参考所说明的实施例描述和说明了本发明的原理,将认识到,在不脱离本发明原理的情况下,可以在布置和?#38468;?#26041;面修改所说明的实施例,并且可以以任何所希望的方式组合所说明的实施例。并且尽管上述论述关注了特定实施例,但是也可预期其它配置。特别地,虽然在本文中使用诸如“根据本发明的实施例”等的表达,但是这些短语通常意味着参考实施例的可能性,而不旨在把本发明限制为特定实施例的配置。如本文中所使用的那样,这些术语可以参考组?#31995;?#20854;它实施例中的相同或不同的实施例。
本发明的实施例可包括其中包含可由一个或更多处理器执行的指令的非暂时性机器可?#20004;?#36136;,所述指令包含用于执行本文所描述的发明构思元素的指令。
上述说明性的实施例不应该理解为对本发明的限制。尽管描述 了一些实施例,但是本领域的技术人员将易于理解,在实质上没有脱离本公开内容的新颖性教示及优点的情况下,可对这些实施例进行多?#20013;?#25913;。因此,这样的所有修改旨在包含在由权利要求所界定的本发明构思的?#27573;?#20869;。

关于本文
本文标题:用于降低GNSS接收器中功耗的方法、装置和?#20302;?pdf
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