用于物联网终端的精简GNSS定位方法和装置与流程

本发明属于物联网定位技术领域，涉及一种用于物联网终端的gnss定位方法及能够实现该方法的装置。

背景技术：

大量的物联网终端有定位的要求，如需要被跟踪的资产，共享单车，可穿戴设备，智能公共设备(例如井盖，垃圾桶，等等可移动的设备)等。其中很多应用场景是在室外空旷地带，例如，畜牧业用于跟踪牛羊的定位器，井盖垃圾桶等的跟踪，大容量电池的回收跟踪，码头集装箱的跟踪等等。

目前市场上的消费电子市场的gnss定位芯片都是设计用于手机，个人导航设备和汽车等领域，产品形态是gnss芯片组，或者单独的gnss芯片soc，或者是集成在无线通信芯片里面。这类gnss定位芯片我们称之为“全能gnss”芯片，需要单独购买和装配。这些定位芯片产品功能完整强大(支持各种模式和星座)，性能好(比如灵敏度，精度和定位时间，实时性)，但是成本高，功耗大，使用复杂，而且需要很大的存储来存放代码和数据。这些特点使得现有的全能gnss芯片不适用于很多物联网终端的定位需求。物联网终端需要定位芯片具有尽量低的功耗和尽可能低的成本，但对定位精度，灵敏度，定位时间，和实时性没有高要求(例如100米以内就满足要求)，而且不用和无线通信同时发生。而现有技术中并无能够匹配上述需求的定位芯片。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了能够用于物联网终端的精简gnss定位方法及装置，专为为物联网应用定制，适用于这类对定位性能要求不高而对成本，功耗，存储，易用性要求很高的物联网终端。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

用于物联网终端的精简gnss定位方法，包括如下步骤：

预先打开物联网通信芯片中的射频单元和基带电路存储一段时间的gnss信号，然后关闭所述射频单元和基带电路，再用处理器来进行捕获搜星和定位。

进一步的，具体包括如下步骤：

(1)物联网终端从应用程序收到定位请求；

(2)物联网终端查看终端中是否存有有效gnss星历，如否则通过物联网通信芯片下载gnss星历；

(3)退出物联网通信模式；

(4)打开物联网通信芯片中的射频单元和基带电路，设置成gnss模式；

(5)收集一段时间内的gnss数据并存储在存储单元中；

(6)关闭步骤(4)中被打开的射频单元和基带电路；

(7)用处理器对步骤(5)中存储进存储单元的数据进行捕获搜星，产生测量数据；

(8)用处理器计算终端当前的定位信息，所述定位信息至少包括以下信息中的一项或者多项：位置、速度、时间。

进一步的，所述一段时间为n毫秒。

用于物联网终端的精简gnss定位装置，用于实现上述用于物联网终端的精简gnss定位方法，包含物联网通信芯片中的射频单元、adc模数转换单元、基带电路、存储单元以及通用处理器，所述射频单元、adc模数转换单元、基带电路、存储单元、通用处理器依次连接。

进一步的，还包含gnss专用硬件，所述gnss专用硬件设置在物联网通信芯片中，包含以下硬件中的任意一种或几种：

gnss专用射频单元、gnss专用adc模数转换单元、gnss专用基带电路单元、gnss专用处理硬件单元和gnss专用存储。

进一步的，包含gnss专用基带电路单元，所述gnss专用基带电路单元分别与adc模数转换单元和存储单元连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1.本发明提供了一种精简gnss定位方法，能够在物联网终端芯片(例如nb-iot芯片，emtc芯片，nb-iot/emtc双模芯片，mmtc芯片等)中实现gnss定位技术，极大地节省了成本(存储，芯片面积)，减小了功耗，能够适应很多物联网的定位需求。

2.基于此方法，本发明能够在物联网通信芯片中硬件实现，无需进行硬件改造，对于没有定位需求的物联网终端，只需要在软件设置里关掉gnss功能，而没有任何不需要的硬件或软件成本，不增加额外成本。

3.本发明还提供了多种硬件实现方式，根据需要，可部分或全部采用原有物联网通信芯片，可设置多个gnss专用硬件，实现方式灵活多样，适用范围广泛。

附图说明

图1为本发明提供的用于物联网终端的精简gnss定位方法实现流程图。

图2为实时(在线)定位方式下的信号处理示意图。

图3为非实时(离线)定位方式下的信号处理示意图。

图4为实施例二提供的用于物联网终端的精简gnss定位装置结构示意图。

图5为实施例三提供的用于物联网终端的精简gnss定位装置结构示意图。

图6为实施例四提供的用于物联网终端的精简gnss定位装置结构示意图。

图7为实施例五提供的用于物联网终端的精简gnss定位装置结构示意图。

图8为实施例六提供的用于物联网终端的精简gnss定位装置结构示意图。

图9为实施例七提供的用于物联网终端的精简gnss定位装置结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一：

需要说明的是，现有的物联网通信芯片中包含射频单元、adc模数转换单元、基带电路、存储单元以及通用处理器(dsp)。因此基于物联网通信芯片我们可以获取gnss信号。本发明创新之处在于采用离线处理的方法来进行搜星和定位：预先通过打开物联网通信芯片中的射频单元和基带电路存储一段短时间的gnss信号，然后关闭前端的射频和基带电路部分，再用处理器来进行捕获搜星和定位。这里的射频单元和基带电路可以是通信芯片中已有的元件，也可以是在通信芯片中为gnss定位功能专门设置的相关硬件。

更为具体的说，本例提供的用于物联网终端的精简gnss定位方法，在软件实现时其完整过程如图1所示，包括如下步骤：

(1)物联网终端从应用程序收到定位请求。

(2)物联网终端查看终端中是否存有有效gnss星历，如否则通过物联网通信芯片(如nb-iot芯片)下载gnss星历。

(3)退出物联网通信模式。

(4)打开物联网通信芯片中的射频单元和基带电路，设置成gnss模式。这里的射频单元和基带电路可以是通信芯片中已有的元件，也可以是在通信芯片中为gnss定位功能专门设置的相关硬件。

(5)收集n毫秒的gnss数据并存储在存储单元中。这里的存储单元可以是通信芯片中已有的元件，也可以是在通信芯片中为gnss定位功能专门设置的相关硬件。

(6)关闭步骤(4)中被打开的射频单元和基带电路。

(7)用处理器对步骤(5)中存储进存储单元的数据进行捕获搜星，产生测量数据。

(8)用处理器计算终端当前的定位信息(包括位置、速度和时间中的一项或者多项)。

实时信号处理方式中的存储gnss数据和处理gnss数据过程如图2所示，而本发明中存储gnss数据和处理gnss数据的过程如图3所示，对时延和处理速度没有特殊要求。本方法利用了物联网应用定位实时性要求不高的特点，使用离线处理方式，用处理器较长时间的处理来换取所需要的灵敏度。由于在很多物联网应用中，gnss定位和物联网通信(无线接收机和发送机)不需要同时发生，gnss定位技术可以使用部分或者全部物联网通信芯片的硬件单元(包括射频，模拟数字转化器adc，基带处理电路，存储单元，处理器/dsp等等)。很显然，仅依靠物联网通信芯片中已有的硬件条件(如图4所示)，就足以实现本发明方法，即完全采用物联网无线通信芯片的全部信号处理相关硬件(包括射频，基带，存储和通用处理器，等等)。但根据需要，或为了提供更好地性能，亦可部分采用或完全不采用物联网无线通信芯片中的硬件，设置用于实现gnss的专用硬件。以下在各实施例中针对硬件实施方式一一展开说明。

实施例二：

本例提供了在物联网通信芯片中以接近零成本的方式实现的精简gnss定位装置，即完全采用物联网无线通信芯片中的相关硬件(包括射频，模拟数字转化器adc，基带处理电路，存储单元，处理器/dsp)，其硬件架构如图4所示，即为物联网无线通信芯片既有存在的依次连接的射频单元、adc模数转换单元、基带电路、存储单元以及通用处理器(dsp)。本例不设置gnss专用硬件，仅需在软件中实现实施例一中提供的非实时离线方法。本例提供的定位装置，即现有的物联网通信芯片，无需对硬件做额外改造，成本极其低廉。

实施例三：

本例提供了在物联网通信芯片中以接近零成本的方式实现的精简gnss定位装置，其硬件架构如图5所示，仅设置gnss专用基带电路单元，gnss专用基带电路单元分别与物联网无线通信芯片中已有的adc模数转换单元和存储单元连接，并在软件中实现实施例一中提供的非实时离线方法。本例提供的定位装置，在现有的物联网通信芯片中增加极少量的gnss专用硬件，成本极低。

实施例四：

本例提供了在物联网通信芯片中以低成本的方式实现的精简gnss定位装置，其硬件架构如图6所示，仅设置gnss专用基带电路单元和gnss专用存储，并在软件中实现实施例一中提供的非实时离线方法。其中，gnss专用基带电路单元分别与物联网无线通信芯片中已有的adc模数转换单元和存储单元连接，要实现gnss专用存储需扩大或增加原有存储单元电路。本例提供的定位装置，在现有的物联网通信芯片中增加极少量的gnss专用硬件，成本极低。

实施例五：

本例提供了在物联网通信芯片中以低成本的方式实现的精简gnss定位装置，其硬件架构如图7所示，设置gnss专用处理硬件单元和gnss专用存储，并在软件中实现实施例一中提供的非实时离线方法。其中，要实现gnss专用存储需扩大或增加原有存储单元电路，gnss专用处理硬件单元与存储单元连接。本例提供的定位装置，在现有的物联网通信芯片中增加少量的gnss专用硬件，成本低廉。

实施例六：

本例提供了在物联网通信芯片中以低成本的方式实现的精简gnss定位装置，其硬件架构如图8所示，设置gnss专用基带电路单元、gnss专用处理硬件单元和gnss专用存储，并在软件中实现实施例一中提供的非实时离线方法。其中，要实现gnss专用存储需扩大或增加原有存储单元电路，gnss专用基带电路单元分别与物联网无线通信芯片中已有的adc模数转换单元和存储单元连接，gnss专用处理硬件单元与存储单元连接。本例提供的定位装置，在现有的物联网通信芯片中增加少量的gnss专用硬件，成本低廉。

实施例七：

本例提供了在物联网通信芯片中以低成本的方式实现的精简gnss定位装置，其硬件架构如图9所示，设置gnss专用射频单元、gnss专用adc单元、gnss专用基带电路单元、gnss专用处理硬件单元和gnss专用存储，并在软件中实现实施例一中提供的非实时离线方法。其中，要实现gnss专用存储需扩大或增加原有存储单元电路，gnss专用射频单元、gnss专用adc单元、gnss专用基带电路单元依次连接，gnss专用基带电路单元与存储单元连接，gnss专用处理硬件单元与存储单元连接。本例提供的定位装置，在现有的物联网通信芯片中增加少量的gnss专用硬件，成本低廉。

以上实施例二-实施例七仅仅是提供了几种较易实现的精简gnss定位装置，根据需要，可以选择几个相关单元(射频单元、adc模数转换单元、基带电路、存储单元以及通用处理器(dsp))其中之一或任意几个设置gnss专用硬件。加入专用的gnss硬件能够加强物联网终端定位功能或者性能(比如同时支持用gps和北斗卫星定位)。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。