專利名稱：移動裝置、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置及省電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種省電方法以及一種適用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GlobalNavigation Satellite System, GNSS)裝置的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
—般來說，省電常常是GNSS裝置的關(guān)注事項。在特定環(huán)境下，GNSS裝置并不需要 一直保持追蹤(tracking)以不斷鎖定其自身的位置。圖1是傳統(tǒng)的GNSS信號接收的流程 圖，其中GNSS裝置的相關(guān)信道(correlation channel)及處理器被周期性地關(guān)閉。當(dāng)偵測 到衛(wèi)星信號具有高質(zhì)量時，捕獲(acquisition)及追蹤的效率也極大地增加。實驗證明，在 所述環(huán)境下暫時關(guān)閉相關(guān)組件而不影響追蹤結(jié)果是可以實現(xiàn)的。在步驟201中，配置喚醒 (wake up)進(jìn)程。所述喚醒進(jìn)程用來在特定標(biāo)準(zhǔn)滿足時通知GNSS裝置啟動。所述標(biāo)準(zhǔn)可包 含定時器、輸入裝置的觸發(fā)或航跡推算(dead reckoning)裝置的信號。休眠(sle印)時間 可被配置為通知GNSS裝置下一休眠時間。隨后，在步驟203中，GNSS裝置進(jìn)入休眠模式， 且狀態(tài)決定程序被周期性地執(zhí)行。進(jìn)入休眠模式之前，與位置有關(guān)的變量可存儲于GNSS裝 置的存儲裝置中。在步驟203中，檢查所述標(biāo)準(zhǔn)以決定是否需要喚醒GNSS裝置。若是，則 在步驟205中GNSS裝置被喚醒。所有組件，包含相關(guān)信道、存儲裝置以及處理器都被開啟 并初始化，且變量被存儲以用于進(jìn)一步的捕獲與追蹤程序。在下一休眠時間，GNSS裝置在 步驟207中重新進(jìn)入休眠模式，程序返回至步驟203。 由于GNSS裝置中大部分組件都被關(guān)閉，電能消耗可被降到最低。然而，當(dāng)應(yīng)用在 快速變換條件下時，所述方案則會導(dǎo)致不可估測的情形發(fā)生GNSS裝置可能處于休眠模式 而無法操作。因此，其需要一種更有具彈性的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供更具有彈性的裝置結(jié)構(gòu)并減少電能消耗，特提供以下技術(shù)方案
本發(fā)明的實施例提供一種省電方法，應(yīng)用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，所述方法包 含從多個衛(wèi)星接收多個衛(wèi)星信號以執(zhí)行多個相關(guān)程序，其中每一相關(guān)程序?qū)?yīng)于一個衛(wèi) 星；以及基于對應(yīng)的相關(guān)進(jìn)程使能或禁能至少一個相關(guān)程序。 本發(fā)明的實施例另提供一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，用于處理從多個衛(wèi)星獲取的
衛(wèi)星信號，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置包含多個相關(guān)信道、存儲裝置以及處理器。多個相關(guān)
信道的每一相關(guān)信道對衛(wèi)星信號執(zhí)行相關(guān)程序，以產(chǎn)生對應(yīng)于一個衛(wèi)星的相關(guān)結(jié)果；存儲
裝置用于存儲相關(guān)結(jié)果；以及處理器耦接于存儲裝置，基于相關(guān)結(jié)果執(zhí)行捕獲及追蹤程序，
其中基于對應(yīng)的相關(guān)進(jìn)程，每一相關(guān)信道都被周期性地開啟及關(guān)閉。 本發(fā)明的實施例又提供一種移動裝置，其包含所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置。 以上所述的移動裝置、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置及省電方法，能夠基于相關(guān)進(jìn)程周
期性地開啟及關(guān)閉相關(guān)信道，從而提供了一種更具有彈性的裝置結(jié)構(gòu)并減少了電能消耗。


圖1是傳統(tǒng)的GNSS信號接收的流程圖。 圖2是依本發(fā)明實施例的GNSS裝置的示意圖。 圖3是依本發(fā)明實施例的導(dǎo)航方法的流程圖。 圖4是依本發(fā)明實施例的基于相關(guān)進(jìn)程的操作的流程圖。 圖5是依本發(fā)明實施例的相關(guān)進(jìn)程下相關(guān)結(jié)果的示意圖。
具體實施例方式
在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及權(quán)利 要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區(qū)分的準(zhǔn) 則。在通篇說明書及權(quán)利要求項中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含 但不限定于」。此外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中 描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或透過其它 裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。 圖2是依本發(fā)明實施例的GNSS裝置的示意圖。所述GNSS裝置可符合全球定位系 統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)標(biāo)準(zhǔn)(包含GNSS標(biāo)準(zhǔn)組的標(biāo)準(zhǔn))，接收衛(wèi)星信號以 進(jìn)行定位。所述GNSS裝置包含射頻(Radio Frequency,RF)前端104，用于處理從天線102 接收的RF信號#RF，并將數(shù)字信號抑輸出至多個相關(guān)信道110。相關(guān)信道110物理上并列 配置以同時對所有衛(wèi)星執(zhí)行相關(guān)計算，并分別產(chǎn)生多個相關(guān)結(jié)果#S1、 #S2. . . #Sn。相關(guān)結(jié) 果#S1、 #S2. . . #Sn被存儲至存儲裝置106，而處理器108則利用相關(guān)結(jié)果#S1、 #S2. . . #Sn 來執(zhí)行捕獲及追蹤程序。 圖3是依本發(fā)明實施例的導(dǎo)航方法的流程圖。本實施例的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。 在本實施例中，射頻前端104、存儲裝置106以及處理器108未被關(guān)閉。相關(guān)信道110是分 別由相關(guān)進(jìn)程來管理以被開啟或關(guān)閉的。具體地，衛(wèi)星信號的信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)決定相關(guān)信道110的開啟或關(guān)閉。由于省電方案實施于每一相關(guān)信道，因此， 相關(guān)信道110中一些相關(guān)信道可以一直運行，而另一些則被關(guān)閉。在步驟301中，射頻前端 104從多個衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號#RF，并將數(shù)字信號抑輸出至相關(guān)信道110。在步驟303中， 數(shù)字信號抑被傳送至相關(guān)信道IIO以執(zhí)行對應(yīng)的相關(guān)程序。 一般來說，相關(guān)程序是衛(wèi)星捕 獲的必要步驟，其包含至少一個相干相關(guān)(coherent correlation)程序?，F(xiàn)有技術(shù)中有很 多不同的基于數(shù)字信號抑來執(zhí)行相干相關(guān)程序的方法，因此詳細(xì)說明在此略過，以簡化說 明。相關(guān)結(jié)果ftSl、 #52...#5!1可以從對應(yīng)于每一衛(wèi)星的衛(wèi)星信號中產(chǎn)生。在步驟305中， 基于所述相關(guān)結(jié)果執(zhí)行進(jìn)一步的捕獲及追蹤程序。 在本實施例中，步驟303中的相關(guān)信道110是基于對應(yīng)的相關(guān)進(jìn)程而分別開啟 或關(guān)閉的，而開啟與關(guān)閉的發(fā)生則被定義為占空比(duty cycle)。圖4是依本發(fā)明實施 例的基于相關(guān)進(jìn)程的相關(guān)程序的操作流程圖。在步驟401中，配置相關(guān)進(jìn)程。所述相關(guān) 進(jìn)程定義了在特定周期內(nèi)相關(guān)信道110的占空比。占空比是定義相關(guān)信道110的有效時 間(active time)與特定周期的比例，所述特定周期包含有效時間及無效時間(inactive time)，而所述時間是基于GNSS裝置的不同狀態(tài)而決定的。舉例來說，當(dāng)處理器108在步驟305中利用相關(guān)結(jié)果獲取GNSS裝置的位置及動態(tài)信息(dynamics)時，可基于衛(wèi)星的分布 (distribution)來估測精度衰減因子(Dilution Of Precision,D0P) 。 GNSS裝置的動態(tài)信 息至少包含GNSS裝置的速度及加速度其中之一。若GNSS裝置快速移動，則無效時間應(yīng)當(dāng)縮 短。與此相反，慢速移動的GNSS裝置則配置較長的無效時間較佳。DOP可影響位置估測的準(zhǔn) 確度，舉例來說，當(dāng)D0P失效時，需要更長的有效時間來鎖定位置。由于在有效時間內(nèi)所述 位置是連續(xù)更新的，因此，其定位準(zhǔn)確度(fixedaccuracy)也可依據(jù)變動誤差(variation error)來估測。每一衛(wèi)星的信號質(zhì)量，例如SNR，可從對應(yīng)的衛(wèi)星信號中估測得出。當(dāng)信號 質(zhì)量良好時，較短的有效時間也足以獲取準(zhǔn)確的位置。因此，相關(guān)進(jìn)程的占空比可基于一個 或多個所述變量來決定，所述變量包含信號質(zhì)量、GNSS裝置的動態(tài)信息、DOP以及GNSS裝置 的定位準(zhǔn)確度。 進(jìn)程配置完成后，在步驟403中，相關(guān)信道110被初始化以在相關(guān)進(jìn)程所定義的 有效時間內(nèi)執(zhí)行相關(guān)程序。相關(guān)信道110可包含相干模塊及非相干模塊(未畫出)。相 干模塊對衛(wèi)星信號執(zhí)行相干相關(guān)程序以形成頻率偏移(frequencyshift)與碼相位(code phase)的矩陣。在矩陣中，對應(yīng)于推測的頻率偏移與碼相位對的相關(guān)結(jié)果在一段相干積分 時間(coherent integration time)內(nèi)被累積。依據(jù)GPS標(biāo)準(zhǔn)，所述相干積分時間通常為 20毫秒(ms)。非相干模塊執(zhí)行非相干相關(guān)(incoherent correlation)程序，將不同時段 中所形成的多個矩陣相加，以獲取對應(yīng)于頻率偏移與碼相位對的峰值(peak value)。理論 上，頻率偏移與碼相位對即為期望的相關(guān)結(jié)果ftSn，其隨后被傳送至捕獲及追蹤程序。信號 功率也可從非相干模塊中獲取。 在步驟405中，當(dāng)相關(guān)信道110有效時，處理器108遵循相關(guān)進(jìn)程以監(jiān)視相關(guān)信道 110是否需要被關(guān)閉。若有效時間未用完，程序返回至步驟403，從而相關(guān)程序可連續(xù)執(zhí)行。
在步驟407中，當(dāng)已達(dá)關(guān)閉時間時，相關(guān)信道110進(jìn)入休眠，其休眠時間為相關(guān)進(jìn) 程中定義的無效時間。步驟409在無效時間內(nèi)執(zhí)行，處理器108周期性地檢查關(guān)閉的相關(guān)信 道110是否需要開啟。相關(guān)信道110也可以在偵測到期望事件時被喚醒，所述期望事件例 如快速動態(tài)信息變換或航跡推算變換。當(dāng)依照進(jìn)程已達(dá)開啟時間時，程序返回至步驟403。
圖5是依本發(fā)明實施例的相關(guān)進(jìn)程下相關(guān)結(jié)果的示意圖。圖5的上半部是數(shù)字信 號抑的SNR隨時間的變化，下半部是由相關(guān)信道110產(chǎn)生的相關(guān)結(jié)果其中之一 #Sn。如圖 所示，相關(guān)結(jié)果ftSn在基本周期(basic period)P內(nèi)被重置及重新累積。有效時間與無效 時間是基于基本周期P而定義的?；局芷赑可以是相干積分時間20ms的倍數(shù)。在A時 段，SNR良好，因此圖中用表示占空比的有規(guī)律的圖形來表示相關(guān)信道110的開啟或關(guān)閉， 舉例來說，兩開一閉，即占空比可為2/3。在B時段，SNR退化，在此情形下需要執(zhí)行更嚴(yán)格 的相關(guān)程序，因此相關(guān)信道110依照進(jìn)程連續(xù)運行。在C時段，SNR比B時段時好，但仍比A 時段時差。在此情形下，占空比被配置為3/4，其比A時段的占空比更高。
以上所述GNSS裝置的相關(guān)信道110可以是多個相同的硬件電路，或由處理器108 執(zhí)行的具有不同信道變量的軟件子程序(subroutine)?？蛇x地，相關(guān)信道110也可由通過 時分復(fù)用(Time Division Multiplexing, TDM)來執(zhí)行多個相關(guān)程序的一個硬件電路來實 現(xiàn)。上述GNSS裝置可以是移動裝置的一部分，而所述移動裝置例如手機(cell phone)或 個人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)，而其實施的省電方法可以是與基本硬 件(例如GPS接收器)相互作用的軟件程序。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種省電方法，應(yīng)用于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，該方法包含從多個衛(wèi)星接收多個衛(wèi)星信號以執(zhí)行多個相關(guān)程序，其中每一相關(guān)程序?qū)?yīng)于一個衛(wèi)星；以及基于對應(yīng)的相關(guān)進(jìn)程使能或禁能至少一個相關(guān)程序。
2. 如權(quán)利要求1所述的省電方法，更包含 基于該多個衛(wèi)星的分布估測精度衰減因子；通過該多個衛(wèi)星信號獲取該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的位置及動態(tài)信息；以及 基于該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的位置計算該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的定位準(zhǔn)確度。
3. 如權(quán)利要求2所述的省電方法，更包含 估測每一衛(wèi)星的衛(wèi)星信號的質(zhì)量。
4. 如權(quán)利要求3所述的省電方法，其特征在于每一相關(guān)進(jìn)程都包含周期以及占空比， 該占空比用于定義該周期中相關(guān)程序處于被使能的時間。
5. 如權(quán)利要求4所述的省電方法，更包含基于對應(yīng)衛(wèi)星的衛(wèi)星信號質(zhì)量、該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的動態(tài)信息、該精度衰減因 子以及該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的定位準(zhǔn)確度調(diào)整相關(guān)進(jìn)程的占空比。
6. —種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，用于處理從多個衛(wèi)星獲取的衛(wèi)星信號，包含 多個相關(guān)信道，每一相關(guān)信道對該衛(wèi)星信號執(zhí)行相關(guān)程序，以產(chǎn)生對應(yīng)于一個衛(wèi)星的相關(guān)結(jié)果；存儲裝置，用于存儲該相關(guān)結(jié)果；以及處理器，耦接于該存儲裝置，基于該相關(guān)結(jié)果執(zhí)行捕獲及追蹤程序，其中基于對應(yīng)的相 關(guān)進(jìn)程，每一相關(guān)信道都被周期性地開啟及關(guān)閉。
7. 如權(quán)利要求6所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，其特征在于該處理器 基于該多個衛(wèi)星的分布估測精度衰減因子；利用該相關(guān)結(jié)果獲取該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的位置及動態(tài)信息；以及 基于該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的位置計算該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的定位準(zhǔn)確度。
8. 如權(quán)利要求7所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，其特征在于該處理器進(jìn)一步估測每 一衛(wèi)星的衛(wèi)星信號的質(zhì)量。
9. 如權(quán)利要求8所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，其特征在于每一相關(guān)進(jìn)程都包含周 期以及占空比，該占空比用于定義該周期中相關(guān)程序處于被使能的時間。
10. 如權(quán)利要求9所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置，其特征在于該處理器基于對應(yīng)衛(wèi)星 的衛(wèi)星信號質(zhì)量、該全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置的動態(tài)信息、該精度衰減因子以及該全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)裝置的定位準(zhǔn)確度來調(diào)整相關(guān)進(jìn)程的占空比。
11. 一種移動裝置，其特征在于該移動裝置包含權(quán)利要求6至10中任一項所述的全 球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置。
全文摘要
一種移動裝置、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置及省電方法，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置包含射頻前端、多個相關(guān)信道、存儲裝置以及處理器。所述射頻前端用于從多個衛(wèi)星接收衛(wèi)星信號；多個相關(guān)信道中每一相關(guān)信道用于對衛(wèi)星信號執(zhí)行相關(guān)程序以產(chǎn)生對應(yīng)于衛(wèi)星的相關(guān)結(jié)果；存儲裝置用于存儲相關(guān)結(jié)果；以及處理器用于基于相關(guān)結(jié)果執(zhí)行捕獲及追蹤程序。以上所述的移動裝置、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)裝置及省電方法能夠提供更具有彈性的裝置結(jié)構(gòu)并減少電能消耗。
文檔編號G01S5/02GK101726726SQ200910008448
公開日2010年6月9日 申請日期2009年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者葉信忠, 羅啟業(yè) 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司