卫星导航设备、卫星导航接收装置及其控制方法

专利名称：卫星导航设备、卫星导航接收装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星定位系统，特别是涉及一种卫星导航接收装置和控制方法。
背景技术：
卫星导4元系统，例如全-求定位系统(global positioningsystem, GPS),支持卫星导航接收器，例如GPS接收器，根据卫星信号测定该卫星导航接收器的位置。全球定位系统可包括由超过24个绕地球轨道运行的GPS卫星组成的卫星群。在地球表面的特定时间和特定地点，可有至少四个GPS卫星可见。每个GPS卫星在一个预设频率下连续的广播GPS信号。GPS信号包含卫星的时间和绕轨道运行的信息。GPS接收器可同步接收至少四个GPS卫星发送的GPS信号。根据至少四个GPS卫星的时间和绕轨道运行的信息，可计算出GPS接收器的地理坐标，例如经度、绵度和海拔高度。
目前，车辆和电子设备(例如个人数字助理(Personal
Digital Assistant, PDA )和移动电话)可配备GPS接收器。GPS接收器可包括多个捕获信道和跟踪信道，并可运行在增强状态或普通状态。在增强状态下，所有的捕获信道和跟踪信道被启动，用于捕获和跟踪GPS卫星。如果跟踪到超过四个卫星，GPS接收器可转换到普通状态。在普通状态下，只有一个或两个信道可被启动。如果部分被跟踪的GPS卫星的GPS信号丟失，GPS接收器可切换到增强状态。然而，现有技术中的GPS接收器具有相对高的能耗。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种具有低能耗的卫星导航接收装置以及控制方法。
本发明的卫星导航接收装置包括处理单元，用于根据多个卫星信号定位卫星导航接收装置；耦合于处理单元的时钟生成器，用于提供参考时钟给处理单元；及耦合于处理单元和时钟生成器的电源管理接口 ，用于控制卫星导航接收装置在多个操作状态之间转换，其中，操作状态包括当处理单元断电而时钟生成器上电时的休眠状态。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述处理单元包括多个信道，用于捕获和跟踪提供所述卫星信号的多个卫星，其中，所述操作状态包括当所述处理单元上电且所述信道全部被关闭时的闲置状态。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述卫星信号的传播时间是根据所述参考时钟进行计量的。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述休眠状态的持续时间是根据所述参考时钟进行计量的。
本发明所述的卫星导航接收装置，还包括耦合于所述电源管理接口的控制器，用于提供多个控制信号给所述电源管理接口，以控制所述操作状态之间的所述转换。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述控制信号是由机器可执行的导航软件程序产生的。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述控制信号是响应硬件操作而产生的。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述操作状态包括当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时的工作状态，其中，所述电源管理接口控制所述卫星导航接收装置交替地运行在具有第 一 预设时间周期的所述工作状态和具有第二预设时间周期的 所述休眠状态。
本发明所述的卫星导航接收装置，所述操作状态包括当所 述处理单元和所述时钟生成器都上电时的工作状态，其中，所 述电源管理接口控制所述卫星导航接收装置运行在具有预设时 间周期的所述工作状态，然后运行在所述休眠状态，直到所述 卫星导航接收装置接收到用以激活所述处理单元的信号。
本发明还提供了 一种卫星导航接收装置的控制方法，其包
括'..处理单元根据多个卫星信号定位卫星导航接收装置；时钟 生成器提供参考时钟给处理单元；及控制卫星导航接收装置在 多个操作状态之间转换，其中，操作状态包括当处理单元断电 而时钟生成器上电时的休眠状态。
本发明所述的卫星导航接收装置的控制方法，所述处理单 元包括多个信道，用于捕获和跟踪产生所述卫星信号的多个卫 星，其中，所述控制所述卫星导航接收装置在多个操作状态之 间的转换的步骤包括当所述处理单元上电时关闭所述信道中 的所有信道，以控制所述卫星导航接收装置进入闲置状态。
本发明所述的卫星导航接收装置的控制方法，还包括控 制所述卫星导航接收装置交替地运行在具有第 一预设时间周期 的工作状态和具有第二预设时间周期的所述休眠状态，其中， 当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时，所述卫星导航接 收装置进入所述工作状态。
本发明所述的卫星导航接收装置的控制方法，还包括控 制所述卫星导航接收装置运行在具有预设时间周期的工作状 态，然后运行在所述休眠状态，直到所述卫星导航接收装置接 收到用于激活所述处理单元的信号，其中，当所述处理单元和 所述时钟生成器都上电时，所述卫星导航接收装置进入所述工作状态。
本发明还提供了一种卫星导航设备，其包括卫星导航接 收器、控制器和显示装置。卫星导航接收器具有多种操作状态， 该卫星导航接收器包括处理单元，用于根据多个卫星信号产 生多个坐标信号；及耦合于处理单元的时钟生成器，用于提供 参考时钟给处理单元。控制器耦合于卫星导航接收器，用于控 制卫星导航接收器在多种操作状态之间的切换，其中，该操作 状态包括当处理单元断电而时钟生成器上电时的休眠状态。显 示装置耦合于卫星导航接收器，用于根据坐标信号显示卫星导 航设备的位置。
本发明所述的卫星导航设备，所述处理单元包括多个信道， 用于捕获和跟踪产生所述卫星信号的多个卫星，其中，所述操 作状态包括当所述处理单元上电且所述信道全部被关闭时的闲 置状态。
本发明所述的卫星导航设备，所述操作状态包括当所述处 理单元和所述时钟生成器都上电时的工作状态，其中，所述卫 星导航接收器交替地运行在具有第 一 预设时间周期的所述工作 状态和具有第二预设时间周期的所述休眠状态。
本发明所述的卫星导航设备，所述操作状态包括当所述处 理单元和所述时钟生成器都上电时的工作状态，其中，所述卫 星导航接收器运行在具有预设时间周期的所述工作状态，然后 运行在所述休眠状态，直到所述导航设备接收到用于激活所述 处理单元的信号。
本发明所述的卫星导航设备，所述控制器监测所述显示装 置的状态，并根据所述显示装置的所述状态控制所述操作状态 之间的所述转换。
本发明所述的卫星导航设备，所述操作状态之间的所述转
9换是由安装在所述控制器中的机器可执行的导航软件程序来控制的。
本发明所述的卫星导航设备，所述控制器监测所述卫星导 航设备上的多个按钮的状态，并根据所述按钮的所述状态控制 所述操作状态之间的所述转换。
与现有技术相比，本发明的卫星导航接收器可根据用户需 求和系统需要运行于多个操作状态。因此，卫星导航接收器的 效率可得到提高。此外，当卫星导航接收器运行在闲置状态、 休眠状态或关闭状态时，卫星导航接收器的能耗可得到降低。


图1 A所示为根据本发明 一 个实施例的GPS设备的结构框
图1B所示为^^艮据本发明 一 个实施例的处理单元的实例； 图2所示为根据本发明 一 个实施例的GPS设备的操作模式 的实例；
图3所示为根据本发明 一 个实施例的连续定位模式下的 GPS接收器的操作状态的实例；
图4所示为根据本发明 一 个实施例的连续定位模式下的 GPS接收器的操作流程图5所示为根据本发明 一个实施例的间歇定位模式下的 GPS接收器的操作状态的实例；
图6所示为根据本发明 一 个实施例的需求定位模式下的 GPS接收器的操作状态的实例；
图7所示为根据本发明 一 个实施例的GPS接收器的操作状 态的另 一 实例；以及
图8所示为根据本发明 一 个实施例的卫星导航设_备的操作流程图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细 的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。
以下将对本发明的具体实施方式
进行阐述。本发明将结合 一些具体实施例进行阐述，但本发明不局限于这些具体实施例。 对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利 要求范围当中。
以下具体描述中的某些部分是以流程、逻辑块、处理过程
和其他对计算机存储器中数据位的操作的象征性表示来呈现 的。这些描述和表示法是数据处理领域内的技术人员最有效地 向该领域内的其他技术人员传达他们工作实质的方法。在本申 请中，流程、逻辑块、处理过程或相似的事物，被构思成有条 理的步骤或指令的序列以实现想要的结果。所述的步骤是需要 对物理量进^f于物理^操作的步骤。通常，^旦不是必然的，这些物 理量的形式可为电信号或磁信号，其可在计算机系统中被存储、 传输、合并和比较等等。
然而，应该明白的是，这些术语及其相似表述都与适当的 物理量相关，并仅仅是运用于这些物理量的便利的标记。除非 在之后的讨论中特别说明，在本申请的全部内容中，运用"定 位"、"提供"、"切换"或类似术语之处，指的都是计算机系统或 类似电子计算设备中的操作和处理过程，所述的计算机系统对 以物理(电子)量形式存在于所述计算机系统的寄存器和存储 器中的数据进行操作，并转换为类似地以物理量形式存在于所 述计算机系统的寄存器、存储器或其他此类信息存储、传输或 显示设备中的其他数据。在此所述的实施例是以计算机可执行指令为讨论的大背景 的，所述的计算机指令可位于某种形式的计算机可用的介质
(如，程序模块)中，被一个或多个计算机或其他设备执行。 通常，所述程序模块包括可执行特定任务或实现特定抽象数据 类型的例行程序、编制程序、对象、元件、数据结构等。所述 程序模块将在不同的实施例中结合或分开描述。
作为举例，且并不局限于其中，计算机可用的介质可包括
计算机可读存储介质和通信介质。计算机可读存储介质包括以 任何方法或技术实现的用以存储信息的挥发性和非挥发性的、 移动和不可移动的介质，所述信息可为计算机可读的指令、数 据结构、程序模块或其他数据。计算机可读存储介质包括(但
不局限于)随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、 电可擦除只读存储器(EEPROM)、闪存或其他存储器技术，光 盘ROM ( CD-ROM),多功能数码光盘(DVD)或其他光学存 储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁的存储器设备， 或任何其他可被用来存储所需信息的存储介质。
通信介质可具体化为计算机可读的指令、数据结构、程序 模块或其他已调制的数据信号(如，载波或其他传输机制)中 的数据，并包括任何信息传输介质。所述的"已调制的数据信号" 指有一个或多个特征集或遵循某种信号信息编码方式变化的信 号。作为举例，且并不局限于其中，通信介质包括有线介质， 如有线网络或直线连接；和无线介质，如声学的、无线电的 (RF)、红外线的和其他无线的介质。上述任何介质的组合都 应包括在计算机可读介质的范围内。
本发明的实施例提供了 一种卫星导航接收器，用于根据卫 星信号计算该卫星导航接收器所处的地理位置。卫星导航接收
器，例^口，全5求卫星定4立系纟充(global positioning system, GPS )接收器，包括处理单元、时钟生成器和电源管理接口 。优点 在于，包含处理单元和时钟生成器的卫星导航接收器可根据用 户需求和系统需要运行于多个操作状态，例如 一个或多个工 作状态(例如增强状态、普通状态和闲置状态)、休眠状态和 关闭状态。因此，卫星导航接收器的效率可得到提高。此外， 当卫星导航接收器运行在闲置状态、休眠状态或关闭状态时， 卫星导航接收器的能耗可得到降低。为说明的需要，本发明将 在GPS接收器的背景下进行阐述。然而，本发明并不局限于此， 且可用于其他种类的卫星导航接收器。
图1A所示为根据本发明 一个实施例的GPS设备100的结构 框图。在图1A的例子中，GPS设备100包括天线107、 GPS接收 器116和功能模块132。天线107用于接收由多个GPS卫星发送的 GPS信号103，并提供GPS信号103给GPS接收器116。
在一个实施例中，GPS接收器116包括处理单元118和时钟 生成器120。处理单元118用于处理GPS信号103,并根据GPS信 号103定位GPS设备100。处理单元118分析从GPS信号103中得 到的捕获和跟踪数据，以判定GPS设备100的导航信息，例如 GPS设备100的地理坐标和速度。耦合于处理单元118的时钟生 成器120可为，但不局限于，实时时钟单元。时钟生成器120用 于提供参考时钟156给处理单元118。处理单元118可使用参考时 钟156来计量从对应卫星发送到GPS接收器116的GPS信号103 的传播时间。
图1B所示为根据本发明 一个实施例的处理单元118的实 例。图1B中与图1A中标号相同的元件具有相同的功能。图1B 将结合图1A进行描述。
在图1B的例子中，处理单元118包括低噪声放大器(low noise amplifier, LNA ) 160、射步贞(radio frequency, RF )前端162、多个信道164和处理器166。低噪声放大器160用于过滤和放大 GPS信号103。 RF前端162用于将模拟GPS信号103转换为数字 GPS卫星数据170。
信道164可接收GPS卫星数据170,并可通过分析GPS卫星 数据170来捕获和跟踪GPS卫星。在一个实施例中，信道164包 括捕获(acquisition, ACQ )信道和跟踪(tracking, TRK )信道。 信道164可被划分为多个信道组。每个信道组包括一个捕获信道 和一个跟踪信道，并可纟皮指定处理来自对应GPS卫星的数据。 更具体的说，捕获信道可根据GPS卫星数据170捕获对应的卫 星。例如，捕获信道可分析GPS卫星数据170，并判断对应的卫 星是否在GPS接收器116的视野内。如果捕获信道捕获了对应的 卫星，对应的跟踪信道可用于跟踪该卫星。如果该卫星被跟踪 到，跟踪信道提供捕获和跟踪数据给处理器166。因此，不同的 GPS卫星可分别由不同的信道组来捕获和跟踪。
处理器166可为中央处理器单元(central processing unit, CPU)、微处理器、数字信号处理器或其他可读取和执行程序指 令的设备。在一个实施例中，处理器166可执行存储在机器可读 介质中的机器可执行指令，并可根据对捕获和跟踪数据的分析 来配置捕获信道和跟踪信道。
在一个实施例中，处理器166可使用参考时钟156从捕获和 跟踪数据中提取测距码(例如粗捕获(Coarse/Acquisition， C/A)码)和导航数据。测距码包含伪随机噪声码(pseudorandom noise code， PN or PRN code )，用于识别对应的卫星。每一个卫 星包含唯一 的伪随机噪声码。被跟踪的GPS卫星和GPS设备100 之间的伪距离可从测距码中获得。导航数据可包括GPS的曰期 和时间、表示对应卫星的位置的星历数据(ephemeris data )和 表示所有卫星的信息和状态的历书lt据(almanac data)。被跟踪的GPS卫星的地理坐标可从导航数据中获得。因此，根据获
取的伪距离和与至少四个GPS卫星相关的地理坐标，处理器166 可计算出GPS设备100的地理坐标。
在一个实施例中，处理器166还可根据该计算结果产生表示 GPS设备100的地理坐标的坐标信号105。处理单元118可包括其 他组件，且不局限于图1B的例子。
如图1A所示，功能模块132可应用坐标信号105来完成多个 与GPS有关的功能。在一个实施例中，GPS设备100还可包括显 示装置134，例如液晶显示(liquid crystal display, LCD )屏。 显示装置134耦合于功能模块132,用于根据坐标信号105显示 GPS设备100的位置。例如，功能模块132可执行显示功能。功 能模块132可根据坐标信号105在显示装置134上显示GPS设备 IOO的地理坐标。此外，功能模块132还可执行地图功能。功能 模块132可根据坐标信号105在显示装置134显示的地图上突出 GPS设备100的位置。
处理单元118由系统电能108供电。在一个实施例中，GPS 设备100包括供电单元106,用于接收来自外部电源102的电能， 且据此提供系统电能108给GPS接收器116。更具体的说，在一 个实施例中，外部电源102可为交流/直流转换适配器，用于提 供直流电能。供电单元106可为低压差线性稳压器(low dropout linear voltage regulator, LDO ),用于将该直流电能转换为具有 适合处理单元118的电压的系统电能108。
时钟生成器120由电池电能110供电。在一个实施例中，GPS 设备100还包括电池109，用于提供电池电能110。由于处理单元 118和时钟生成器120由不同的电源供电，处理单元118和时钟生 成器120可独立工作。在一个实施例中，时钟生成器120由电池 电能110供电，用于计量GPS接收器116的操作状态(例如GPS接收器116在系统电能10 8被切断时的休眠状态)的持续时间。
在一个实施例中，GPS接收器116还包括耦合于处理单元 118和时钟生成器120的电源管理接口 122。电源管理接口 122用 于产生多个开关信号以控制GPS接收器116的电能和信道。更具 体的说，电源管理接口 122可产生电能开关信号152,用于控制 系统电能108。供电单元106可接收电能开关信号152,并据此控 制系统电能108。另外，电源管理接口 122可产生电池开关信号 154，用于控制电池电能IIO。在一个实施例中，电池109通过开 关SW耦合于时钟生成器120。开关SW可才艮据电池开关信号154 打开或关闭电池电能IIO。此外，电源管理4妄口 122可产生信道 开关信号150，用于控制信道164。在一个实施例中，处理单元 118提供一个或多个系统时钟给信道164。处理单元118可根据信 道开关信号150通过打开或关闭系统时钟来启动或关闭对应的 信道。
在一个实施例中，GPS设备100还包括耦合于GPS接收器 116的控制器130，用于根据系统需要或用户需求提供多个控制 信号，例如软件控制命令124和硬件控制信号(例如 FORCE—ON信号126和PME信号128 )。在一个实施例中，控制 器130可包含于GPS接收器116中，且不局限于图1A的例子。
在一个实施例中，控制信号，例如软件控制命令124,是 由安装在控制器130的机器可读介质中的导航软件程序产生的。 导航软件程序可包括用户4妻口 ( user interface, UI),用于与用 户交互。导航软件程序还可包括机器可执行指令代码，用于根 据用户需求或系统需要产生软件控制命令124。在一个实施例 中，电源管理接口 122通过通用总线，例如通用异步接收/发 送(universal asynchronous receiver/transmitter, UART ) 总线, 耦合于控制器13 0 。通用总线可将导航软件程序产生的软件控制命令124传送给GPS接收器116。
在一个实施例中，控制信号，例如软件控制命令或硬件 控制信号，可因响应硬件操作而产生。在一个实施例中，控制 器130可监测一个或多个按钮(例如GPS设备100上的按钮) 的状态，并可根据该状态产生软件控制命令124和硬件控制信 号。例如，如果GPS设备100上的FORCE—ON按钮被用户按下， 控制器130可产生有效或失效的FORCE—ON信号以恢复或切断 系统电能108。此外，如果GPS设备100上的SHUT-DOWN按钮 被按下，控制器13 0的导航软件程序可产生SHUT-DO WN控制命 令。
此外，在一个实施例中，控制器130可监视显示装置134的 状态，并可据此产生硬件控制信号。例如，如果显示装置134 被关闭(例如，被用户关闭)，控制器130可产生失效电源管理 事件(power management event, PME )信号128。电源管理接口 122可根据失效PME信号128关闭信道164。如果显示装置134被 开启，控制器130可产生有效PME信号128。电源管理接口122 可根据有效PME信号128开启信道164。
在一个实施例中，电源管理接口 122可通过产生多个开关信 号，例如电能开关信号152、电池开关信号154和信道开关信 号150，来控制GPS接收器116在多个操作状态之间转换。操作 状态包括，但不局限于， 一个或多个工作状态、休眠状态和关 闭状态。
更具体的i兌，在一个实施例中，当处理单元118和时钟生成 器120都上电时，GPS接收器116进入工作状态。在工作状态下， GPS接收器116持续的工作。当处理单元118断电且时钟生成器 120上电时，GPS接收器116进入休眠状态。在休眠状态下，处 理单元118停止工作。时钟生成器120继续产生可用于计量休眠
17状态的持续时间的参考时钟15 6 。当处理单元118和时钟生成器 120都断电时，GPS^t妄收器116进入关闭状态。在关闭状态下， 处理单元118和时钟生成器120都停止工作，且不产生能耗。
在一个实施例中，GPS接收器116的工作状态包括，但不局 限于，增强状态、普通状态和闲置状态。在工作状态下，根据 电能开关信号152和电池开关信号154，处理单元118和时钟生成 器120都上电。此外，在工作状态下，可根据信道开关信号150 控制信道164。例如，处理单元118可一艮据信道开关信号150开启 或关闭信道164的一个或多个系统时钟。
在增强状态下，包括捕获信道和跟踪信道在内的所有的信 道164都^皮开启。在普通状态下，信道164中的预i殳^t目的信道 被关闭，其他信道仍然启动。在闲置状态下，所有的信道164 都被关闭。处理单元118中的其他组件继续工作。例如，在闲置 状态下，处理单元118关闭所有信道164的系统时钟。尽管处理 单元118上电，信道164中的所有信道都停止工作。此时，处理 单元118停止跟踪GPS卫星，但可产生坐标信号105。在闲置状 态下，由于所有的信道164都被关闭，GPS设备100的能耗可得 到降低。
为控制G P S接收器116在不同的操作状态之间切换，电源管 理接口 122可接收来自控制器130的控制信号，例如软件控制 命令和硬件控制信号，并可据此产生开关信号，例如电能开 关信号152、电池开关信号154和信道开关信号150。此外，电源 管理接口 122可根据系统需要自动控制GPS接收器116在不同的 操作状态之间转换。例如，电源管理接口 122可监测信道164的 状态，并可根据该状态自动控制GPS接收器116在增强状态、普 通状态和闲置状态之间转换(将在图4中详细描述)。电源管理 接口 122还可应用参考时钟156来计量4喿作状态(例如 <木眠状态)的持续时间。如果该操作状态的预设时间计时结束，电源管理接口 122可自动将GPS接收器116切换到其他状态，例如 增强状态。在这种情况下，电源管理接口 12 2可在没有控制器13 0 控制的前提下操作。在一个实施例中，GPS设备100可运行在多种操作模式，例 如连续定位模式、间歇定位模式和需求定位模式。控制器130 可通过选择不同的操作模式以控制GPS接收器116运行在不同 的操作状态，例如增强状态、普通状态、休眠状态和闲置状 态(将在图2至图6中详细描述)。本发明的优点在于，GPS接收器116可根据用户需求和系统 需要运行在不同的操作状态。因此，GPS设备100的效率可得到 提高。此外，当GPS接收器116运行在闲置状态、休眠状态或关 闭状态时，GPS设备100的能耗可被降低。图2所示为根据本发明 一 个实施例的GPS设备100的操作模 式的实例。图2将结合图1A进行描述。GPS设备100的操作模式 可包括连续定位模式204、间歇定位模式210和需求定位模式 216。在一个实施例中，图2中的流程可由存储在机器可读介质 中的机器可执行指令来完成。在连续定位一莫式204下，GPS接收器116可持续运行在工作 状态(例如增强状态、普通状态或闲置状态)而不进入休眠 状态。因此，在连续定位模式204中，处理单元118持续运行， 例如，处理单元118持续计算GPS设备IOO的地理坐标。在间歇定位模式210下，GPS接收器116交替地运行在具有 第 一预设时间周期T1的工作状态和具有第二预设时间周期T2 的休眠状态。例如，控制器130的导航软件程序可提示用户设定 工作时间和^沐眠时 。GP S接收器116可据工作时间运行在具 有时间周期Tl的工作状态，然后根据休眠时间运行在具有时间周期T2的休眠状态。在需求定位模式216下，GPS接收器116运行在具有预设时 间周期T3的工作状态，然后运行在休眠状态，直到电源管理接 口 122接收到来自控制器130的用于激活GPS接收器116的信号。 例如控制器130的导航软件程序可提示用户设定工作时间。 GPS接收器116可才艮据工作时间运行在具有时间周期T3的工作 状态。当时间周期T3计时结束，GPS接收器116进入休眠状态。 在休眠状态下，电源管理接口 122可产生失效电能开关信号152 以切断系统电能108。如果GPS接收器116需要开始工作，例如， 如果FORCEJDN按钮被按下，控制器130可产生控制信号，例 如，FORCE—ON信号，以激活GPS接收器116。由此，电源管理 接口 122可产生有效电能开关信号152，用以恢复系统电能108。在一个实施例中，控制器130默认选择连续定位模式204。 例如，如果GPS设备100上电或冷启动，GPS设备100可进入默 认的连续定位模式204。在另 一个例子中，如果给时钟生成器120 供电的电池109一皮更换为新的电池，GPS设备100可自动切换到 连续定位模式204。在一个实施例中，控制器130可选择GPS设备100的操作模 式，例如，根据用户指令进行选择。举例说明，如果GPS设备 IOO的移动速度较快和/或处于 一 个不熟悉的环境，和/或如果 GPS信号103相对较弱或不稳定，控制器130可将GPS设备1 OO切 换到连续定位模式204。如果GPS设备100不需要持续跟踪GPS 信号，例如GPS设备100处于相对简单的环境，GPS设备IOO 可被切换到间歇定位模式210或需求定位模式216。因此，GPS设备100的操作模式可根据来自控制器130的控 制信号进行切换。例如，在转换206中，根据控制器130中的导 航软件程序产生的软件控制命令12 4可将G P S设备10 0从连续定位模式204切换到间歇定位才莫式210。同样的，在转换208中，可 根据来自控制器130的软件控制命令124或有效FORCE—ON信 号126将GPS设备100切换到连续定位模式204。其他转换，例如 转换218、 220、 212和214,可采用类似的方式来实现。图3所示为根据本发明 一 个实施例的连续定位模式204下的 GPS接收器116的操作状态的实例。图3将结合图1A、图1B和图 2进行描述。在一个实施例中，图3中的流程可由存储在机器可 读介质中的机器可执行指令来执行。在连续定位才莫式204中，GPS接收器116运行在一个或多个 工作状态而不进入休眠状态。该工作状态包括增强状态302、 普通状态314和闲置状态308。在图3的例子中，电源管理接口 122 可根据控制器13 0的控制信号控制GP S接收器116的操作状态在 增强状态302、普通状态314和闲置状态308之间转换。如果控制器130选择连续定位模式204, GPS接收器116可进 入默认的增强状态302。此外，如果显示装置134被打开或控制 器130接收到用于将GPS接收器116切换到增强状态302的指令 (例如来自用户的指令)，控制器130可产生控制信号以触发 转换306或316。例如，控制器130可产生有效PME信号128。由 此，电源管理接口 122可产生信道开关信号150以开启所有的信 道164。例如GPS设备100可提供12个捕获信道和14个跟踪信 道。所有的12个捕获信道和14个跟踪信道都被启动。因此，GPS 接收器116进入增强状态302。如果控制器130接收到将操作状态切换到普通状态314的指 令(例如来自用户的指令)，控制器130可产生用以触发转换 310或318的控制信号。举例说明，如果在增强状态302下有至少 预设数目的GPS卫星(例如四个或更多的GPS卫星)被跟踪 到，控制器130可产生用以触发转换318的控制信号。电源管理如果显示装置134被关闭或控制器130接收到用于将GPS接 收器116切换到闲置状态308的指令(例如来自用户的指令)， 控制器130可产生控制信号，例如失效PME信号128,以触发 转换304或312。由此，电源管理接口 122可产生信道开关信号150 以关闭所有的信道164。因此，GPS接收器116进入闲置状态308。图4所示为根据本发明 一 个实施例的连续定位模式204下的 GPS接收器116的操作流程图400。图4将结合图1A、图1B和图2 进行描述。在一个实施例中，图4中的流程400可由存储在机器 可读介质中的机器可执行指令来完成。电源管理接口 122可根据系统需要自动控制GPS接收器116 在不同的操作状态之间转换。在图4的例子中，电源管理接口 122 监测信道164，并根据信道164的状态控制GPS接收器116在增强 状态302、普通状态314和闲置状态308之间切换。在步骤402中，控制器130选择连续定位模式204。在步骤404 中，GPS接收器116默认进入增强状态302。在步骤406中，电源管理接口 122监测信道164。如果至少预 设数目的GPS卫星(例如四个或更多的GPS卫星)被跟踪到， 流程图400进入步骤414。在步骤414中，电源管理接口122可自 动将GPS接收器116切换到普通状态314。因此，正在跟踪卫星 的跟踪信道继续运行，其他信道，例如捕获信道和其他跟踪 信道，被关闭。由此，在一个实施例中，GPS接收器116停止捕 获GPS信号但持续跟踪可见的GPS卫星。在步骤416中，如果GPS接收器116丢失了对GPS卫星的跟踪，流程图400进入步骤404。在步骤404中，电源管理接口122 可自动将GPS接收器116切换到增强状态302。否则，GPS接收 器116停留在普通状态314。在步骤406中，如果被跟踪到的GPS卫星的数目少于预设数 目，流程图400进入步骤408。在步骤408中，GPS接收器116可 在预设时间周期T4内持续捕获来自GPS卫星的GPS信号。如果 在预设时间周期T 4内跟踪到至少预设数目的G P S卫星，流程图 400返回步骤406。步骤406以后的步骤已经详细的描述，这里不 再赘述。如果预设时间周期T 4计时结束但仍然未能跟踪到至少 预设数目的GPS卫星，流程图400进入步骤410。在步骤410中， 电源管理接口 122自动将GPS接收器116切换到普通状态314。在 普通状态314下，预设数目的信道被开启，其他信道被关闭。例 如， 一个捕获信道被开启以捕获卫星，且其他捕获信道被关闭。 此外，在步骤410中，正在跟踪卫星的跟踪信道持续运行。其他 失效的跟踪信道被关闭。在步骤412中，电源管理*接口 122监测信道164。如果^^踪到 一个新的卫星，流程图400进入步骤404。在步骤404中，GPS 接收器116被切换到增强状态302。否则，GPS接收器116持续停 留在普通状态314,直到跟踪到新的卫星。在连续定位模式204 下的GPS接收器116可具有其他状态和/或进行状态转换，且不 局限于图3和图4的实例。图5所示为根据本发明 一 个实施例的间歇定位模式210下的 G P S接收器116的操作状态的实例。图5中与图3标号相同的元素 具有相同的功能。图5将结合图1A和图3进行描述。在一个实施 例中，图5中的流程可由存储在机器可读介质中的机器可执行指 令来完成。在图5的例子中，在间歇定位模式210下的GPS4妻收器116可运行在一个或多个工作状态520和休眠状态526。控制器130 可根据用户指令选择间歇定位模式210。控制器130的导航软件 程序可提示用户设定工作时间和d木眠时间。电源管理接口 122 根据工作时间控制GPS接收器U6运行在具有第 一 时间周期T1 的工作状态，并根据休眠时间控制G P S接收器116运行在具有第 二时间周期T2的休眠状态。举例说明，当控制器130选才奪间歇定位4莫式210, GPS^妻收 器116可默认进入工作状态520。此时，GPS接收器116可按照图 3或图4中的描述运行。时钟生成器120可用于计量工作状态520 的持续时间。如果工作时间计时结束，例如当GPS接收器116 运行了具有第一时间周期T1的工作状态520，电源管理接口 122 可通过转换522自动将GPS接收器116转换到休眠状态526。或 者，控制器130可产生控制信号将GPS接收器116从工作状态520 转换到休眠状态526。例如，如果按下GPS设备100上的一个按 钮，控制器130可产生失效FORCEJDN信号。因此，电源管理 接口 122可产生失效电能开关信号152以切断系统电能108。因 此，通过转换5 22可将G P S接收器116切换到休眠状态5 2 6 。在休眠状态526下，电池开关信号154有效。因此，时钟生 成器120还可用于计量休眠状态526的休眠时间。如果休眠时间 计时结束，例如当GPS接收器116运行了具有第二时间周期T2 的休眠状态526，电源管理接口 122可通过转换524自动将GPS 接收器116切换到工作状态5 2 0 。图6所示为根据本发明 一个实施例的需求定位模式216下的 G P S接收器116的操作状态的实例。图6中与图3和图5中标号相 同的元素具有相同的功能。图6将结合图1A和图5进行描述。在 一个实施例中，图6中的流程可由存储在机器可读介质中的机器 可执行指令来完成。在图6的例子中，在需求定位模式216下的GPS接收器116 可运行在工作状态520和休眠状态526。控制器130的导航软件程 序可提示用户设定工作时间。电源管理接口 122根据工作时间控 制G P S接收器116运行在具有时间周期T 3的工作状态，然后运行 在休眠状态526,直到接收到用于激活GPS接收器116的控制信
—，
与图5的描述相似，GPS接收器116可首先进入默认的工作 状态520,当转换522被触发时，GPS接收器116可被切换到休眠 状态526。然而，在需求定位模式216下，GPS接收器116不能自 动转换到工作状态520。只有当电源管理接口 122接收到用以激 活GPS接收器116的控制信号(例如当用户按下对应按钮时产 生的有效FORCE—ON信号)时，转换624才会一皮触发。
图7所示为根据本发明 一 个实施例的GPS接收器116的操作 状态的另一实例。图7将结合图1A和图2至图6进行描述。在一 个实施例中，图7中的流程可由存储在机器可读介质中的机器可 执行指令来完成。
在一个实施例中，无论GPS接收器116处于何种模式或状 态，GPS接收器116均可被转换到关闭状态706。例如，在方框 708中，GPS接收器116运行在工作状态520或休眠状态526。在 转换702中，例如当GPS设备100上的一个SHUT-DOWN按钮 被按下时，控制器130的导航软件程序可产生SHUT-DOWN控制 指令。因此，电源管理接口 122产生失效电能开关信号152以切 断系统电能108,并产生失效电池开关信号154以切断电池电能 110。在转换704中，控制器130根据系统电能108和电池电能110 的恢复将GPS接收器116转换到休眠状态526或工作状态520 。正 如图2-图6的描述，在方框708中，电源管理接口 122可控制GPS 接收器116在不同的操作状态(例如增强状态302、普通状态314、闲置状态308和休眠状态526 )之间切换。
图8所示为根据本发明一个实施例的卫星导航设备(例如GPS设备IOO)的操作流程图800。图8将结合图1A至图7进行描述。图8所涵盖的具体操作步骤仅仅作为示例。也就是说，本发明适用其他合理的操作流程或对图8进行改进的操作步骤。
在步骤802中，处理单元(例如处理单元118 )才艮据多个卫星信号(例如GPS信号103 )定位卫星导航接收装置(例如GPS接收器116 )。
在步骤804中，时钟生成器(例如时钟生成器120)提供参考时钟(例如参考时钟156)给处理单元。
在步骤806中，控制包含处理单元和时钟生成器的卫星导航接收装置运行在多个操作状态，其中，操作状态包括当处理单元断电而时钟生成器上电时的休眠状态。在一个实施例中，处理单元包括多个信道(例如信道164),用于捕获和跟踪产生卫星信号的多个卫星。卫星导航接收装置可被切换到闲置状态，其中，当处理单元上电且所有信道都被关闭时，卫星导航接收装置进入闲置状态。在一个实施例中，当处理单元和时钟生成器都上电时，卫星导航接收装置进入工作状态。卫星导航接收装置可交替地运行在具有第 一 预设时间周期T1的工作状态和具有第二预设时间周期T2的休眠状态。此外，卫星导航接收装置还可运行在具有预设时间周期的工作状态，然后运行在休眠状态，直到接收到用于激活处理单元的信号。
上文具体实施方式
和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离权利要求所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及
26其它方面有所变化。因此，在此公开的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。
权利要求
1.一种卫星导航接收装置，其特征在于，所述卫星导航接收装置包括处理单元，用于根据多个卫星信号定位所述卫星导航接收装置；耦合于所述处理单元的时钟生成器，用于提供参考时钟给所述处理单元；及耦合于所述处理单元和所述时钟生成器的电源管理接口，用于控制所述卫星导航接收装置在多个操作状态之间的转换，其中，所述操作状态包括当所述处理单元断电而所述时钟生成器上电时的休眠状态。
2. 根据权利要求l所述的卫星导航接收装置，其特征在于， 所述处理单元包括多个信道，用于捕获和跟踪提供所述卫星信 号的多个卫星，其中，所述操作状态包括当所述处理单元上电 且所述信道全部被关闭时的闲置状态。
3. 根据权利要求l所述的卫星导航接收装置，其特征在于， 所述卫星信号的传播时间是根据所述参考时钟进行计量的。
4. 根据权利要求l所述的卫星导航接收装置，其特征在于， 所述休眠状态的持续时间是根据所述参考时钟进行计量的。
5. 根据权利要求l所述的卫星导航接收装置，其特征在于， 还包括耦合于所述电源管理接口的控制器，用于提供多个控制信 号给所述电源管理接口 ，以控制所述操作状态之间的所述转换。
6. 根据权利要求5所述的卫星导航接收装置，其特征在于， 所述控制信号是由机器可执行的导航软件程序产生的。
7. 根据权利要求5所述的卫星导航接收装置，其特征在于， 所述控制信号是响应硬件操作而产生的。
8. 根据权利要求l所述的卫星导航接收装置，其特征在于，所述操作状态包括当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时 的工作状态，其中，所述电源管理接口控制所述卫星导航接收 装置交替地运行在具有第 一 预设时间周期的所述工作状态和具 有第二预设时间周期的所述休眠状态。
9. 根据权利要求l所述的卫星导航接收装置，其特征在于，所述操作状态包括当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时 的工作状态，其中，所述电源管理接口控制所述卫星导航接收 装置运行在具有预设时间周期的所述工作状态，然后运行在所 述休眠状态，直到所述卫星导航接收装置接收到用以激活所述 处理单元的信号。
10. —种卫星导航接收装置的控制方法，其特征在于，所 述控制方法包括处理单元根据多个卫星信号定位所述卫星导航接收装置；时钟生成器提供参考时钟给所述处理单元；及控制所述卫星导航接收装置在多个操作状态之间转换，其中，所述操作状态包括当所述处理单元断电而所述时钟生成器上电时的^f木眠状态。
11. 根据权利要求10所述的卫星导航接收装置的控制方法， 其特征在于，所述处理单元包括多个信道，用于捕获和跟踪产 生所述卫星信号的多个卫星，其中，所述控制所述卫星导航接 收装置在多个操作状态之间的转换的步骤包括当所述处理单元上电时关闭所述信道中的所有信道，以控 制所述卫星导航接收装置进入闲置状态。
12. 根据权利要求10所述的卫星导航接收装置的控制方法， 其特征在于，还包括控制所述卫星导航接收装置交替地运行在具有第一预设时 间周期的工作状态和具有第二预设时间周期的所述休眠状态，其中，当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时，所述卫星 导航接收装置进入所述工作状态。
13. 根据权利要求10所述的卫星导航接收装置的控制方法， 其特征在于，还包括控制所述卫星导航接收装置运行在具有预设时间周期的工 作状态，然后运行在所述休眠状态，直到所述卫星导航接收装 置接收到用于激活所述处理单元的信号，其中，当所述处理单 元和所述时钟生成器都上电时，所述卫星导航接收装置进入所 述工作状态。
14. 一种卫星导航设备，其特征在于，所述卫星导航设备 包括具有多种操作状态的卫星导航接收器，该卫星导航接收器 包括处理单元，用于根据多个卫星信号产生多个坐标信号；及耦合于所述处理单元的时钟生成器，用于提供参考时 钟给所述处理单元；耦合于所述卫星导航接收器的控制器，用于控制所述卫星 导航接收器在所述操作状态之间的转换，其中，所述操作状态 包括当所述处理单元断电而所述时钟生成器上电时的休眠状 态；及耦合于所述卫星导航接收器的显示装置，用于根据所述坐 标信号显示所述卫星导航设备的位置。
15. 根据权利要求14所述的卫星导航设备，其特征在于， 所述处理单元包括多个信道，用于捕获和跟踪产生所述卫星信 号的多个卫星，其中，所述操作状态包括当所述处理单元上电 且所述信道全部被关闭时的闲置状态。
16. 根据权利要求14所述的卫星导航设备，其特征在于，所述操作状态包括当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时的工作状态，其中，所述卫星导航接收器交替地运行在具有第一预设时间周期的所述工作状态和具有第二预设时间周期的所述休眠状态。
17. 根据权利要求14所述的卫星导航设备，其特征在于，所述操作状态包括当所述处理单元和所述时钟生成器都上电时的工作状态，其中，所述卫星导航接收器运行在具有预设时间周期的所述工作状态，然后运行在所述休眠状态，直到所述导航设备接收到用于激活所述处理单元的信号。
18. 根据权利要求14所述的卫星导航设备，其特征在于，所述控制器监测所述显示装置的状态，并根据所述显示装置的所述状态控制所述操作状态之间的所述转换。
19. 根据权利要求14所述的卫星导航设备，其特征在于，所述操作状态之间的所述转换是由安装在所述控制器中的机器可执行的导航软件程序来控制的。
20. 根据权利要求14所述的卫星导航设备，其特征在于，所述控制器监测所述卫星导航设备上的多个按钮的状态，并根据所述按钮的所述状态控制所述操作状态之间的所述转换。
全文摘要
本发明公开了一种卫星导航设备、卫星导航接收装置及其控制方法。该卫星导航接收装置包括处理单元，用于根据多个卫星信号定位卫星导航接收装置；耦合于处理单元的时钟生成器，用于提供参考时钟给处理单元；及耦合于处理单元和时钟生成器的电源管理接口，用于控制卫星导航接收装置在多个操作状态之间的转换，其中，该操作状态包括当处理单元断电而时钟生成器上电时的休眠状态。本发明的卫星导航接收器可根据用户需求和系统需要运行于多个操作状态。因此，卫星导航接收器的效率可得到提高。此外，当卫星导航接收器运行在闲置状态、休眠状态或关闭状态时，卫星导航接收器的能耗可得到降低。
文档编号G01S1/02GK101661092SQ200910167130
公开日2010年3月3日 申请日期2009年8月24日 优先权日2008年8月26日
发明者余晓光, 王洪章 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司