一种基于运动姿态的低功耗定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导航定位系统，具体涉及一种基于运动姿态的低功耗定位方法。
【背景技术】
[0002] 今日卫星导航定位的应用已越来越普及，卫星导航定位被广泛应用在我们生活 中，例如我们熟知的车载导航，大到车载导航，小到腕表等可穿戴等嵌入式产品都能见到卫 星导航的身影。
[0003] 对于嵌入式导航系统来说，低功耗设计技术成为许多设计人员逐渐关注的问题， 其原因在于其产品多具有便携式和移动性较强的特征，而这些产品往往要靠电池来供电。 实际上，这些年来，有关电池的储能密度并没有得到大的进步。而对于便携设备，尤其是手 持消费品而言，如果单靠提高电池容量来提高续航能力，似乎并不完全切合实际。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种基于运动姿态的低功耗定 位方法，既保证定位要求又能利用有限的电池容量，获得更长的使用时间。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0006] 一种基于运动姿态的低功耗定位方法，利用MEMS(MEMS:微机电系统）加速度传感 器的可编程中断输出引脚，通知处理器进行相关的动作检测，从MEMS加速度传感器的FIFO 中读出三轴加速度信息，根据这些信息并结合相应算法，判断出姿态信息，根据这些姿态信 息，适时开启或关闭GNSS(GNSS:全球卫星导航系统）模块、GSM模块，以及自动调整定位间 隔及上传间隔来控制功耗，达到电池电量优化利用。
[0007] 具体步骤如下：
[0008] 步骤1 :MEMS加速度传感器三轴加速度信息评估；
[0009] 步骤2 :建立运动姿态的模型；
[0010] 步骤3 :定位终端的数据采集和分析处理；
[0011] 步骤4:算法移植
[0012] 将相应算法移植到定位终端，定位终端根据采集到的数据，调用算法，得到相应姿 态f目息。
[0013] 所述步骤3,采用电脑端工具对采集的数据消除干扰，进行优化处理。
[0014] 根据姿态信息控制功耗的具体方法是：
[0015] 终端启动进入启动模式，首先进行系统初始化，完成系统参数设置。
[0016] 终端进入运行模式，检测GNSS能否定位，如果能定位，上传GNSS定位信息；如果不 能定位，上传GSM基站信息；终端更新一次信息后，进入待机状态，此时终端的定位间隔、上 传间隔由运动姿态控制。
[0017] 终端进入待机模式，由MEMS加速度传感器的中断和RTC时钟唤醒处理器，处理器 唤醒后进行运动门限和姿态检测，在判断终端为静止状态的情况下，仅在定时上传条件达 到时启动GNSS和GSM模块；在判断终端进入睡眠状态的情况下，定时定位和上传都关闭，进 入最低功耗模式；在判断终端进入运动状态的情况下，进入运动模式。
[0018] 终端进入运动状态模式，首先结合终端当前的运动状态和之前的状态，判断终端 携带者是进入室内或者来到户外，优化GNSS和GSM模块的开启；对运动状态包括步行、上下 电梯、跑步或者在汽车上高速运动进行判断，在跑步或者在汽车上高速运动状态下，缩短定 位间隔时间，使得后台上位置点更合理。
[0019] 本发明根据对MEMS加速度传感器的数据采集，使用仿真工具对数据进行优化处 理，最后将算法移植到定位终端上得出实际环境中的不同运动姿态信息（比传统的只有动 静检测有更多更合理的配置）；本发明结合GNSS及GSM模块，根据当前的运动状态以及之 前的运动状态，利用算法合理推理出即将进行的运动状态，从而取得系统工作状态的优化； 本发明通过对工作状态的计算和预判，合理配置GNSS、GSM的工作模式，优化了系统功耗， 延长整机的工作时间。经过实测，应用本发明方法的定位终端在配置了 600mAH的可充电聚 合物电池的情况下，给学生佩戴，能使用3天左右，而同类终端只能使用一天左右，因此，应 用了本发明的定位终端在功耗上具有明显的优势。
【附图说明】
[0020] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0021] 图1是本发明方法MEMS加速度传感器一实施例在静止时候输出的三轴加速度信 息示意图；
[0022] 图2是将图1实施例戴在规律摆动的手臂上采集到的X轴加速度信息变化示意 图；
[0023] 图3是本发明方法流程图；
[0024] 图4是姿态信息获取流程图；
[0025] 图5是终端启动后工作流程；
[0026] 图6是终端在不同姿态下功耗控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明 的保护范围。
[0028] 本发明所提供的基于运动姿态的低功耗定位方法，如图3所示流程图，利用MEMS加速度传感器的可编程中断输出引脚，通知处理器进行相关的动作检测，从MEMS加速度传 感器的FIFO中读出三轴加速度信息，根据这些信息并结合相应算法，判断出姿态信息，根 据这些姿态信息，适时开启或关闭GNSS模块、GSM模块，以及自动调整定位间隔及上传间隔 来控制功耗，达到电池电量优化利用。
[0029] 图4是姿态信息的获取流程，图5是终端启动后工作流程，具体步骤如下：
[0030] 步骤1 :MEMS加速度传感器三轴加速度信息评估
[0031] 图1是MEMS加速度传感器一实施例在静止时候输出的三轴加速度信息，可以看出 X、Y轴0g左右，Z轴9. 8g左右，很平稳。图2是戴在手臂上，手臂规律摆动采集到的数据， 可以看到三轴加速度变化明显，并呈现出一定的规律（g= 9. 8m/s2)。能够输出三轴加速度 信息供姿态判定时候使用。
[0032] 步骤2 :运动姿态模型建立