[實(shí)用新型]北斗用戶機(jī)低功效裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720079416.2
• 申請(qǐng)日: 2007-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201053870Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭明;馬文平;王天寶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都中星通信技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01C5/02
• 分類(lèi)號(hào): G01C5/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 熊曉果;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及北斗用戶機(jī)，尤其是涉及一種北斗用戶機(jī)低功效裝置。

背景技術(shù)

北斗一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是我國(guó)自行研制和建立的打破壟斷、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)；該系統(tǒng)是集測(cè)量技術(shù)、定位技術(shù)、數(shù)字通信和擴(kuò)頻技術(shù)為一體的、全天候的覆蓋我國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航、定位、通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立極大地提高了我國(guó)的國(guó)際戰(zhàn)略地位，并將在我國(guó)的國(guó)防軍事及國(guó)民經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

北斗系統(tǒng)具有定位、通信、授時(shí)三大功能；除軍事用途外，在測(cè)繪、地質(zhì)海洋探測(cè)、災(zāi)害監(jiān)控、電信、水利、公路交通、鐵路運(yùn)輸?shù)确矫婢砂l(fā)揮重要作用。目前，北斗用戶機(jī)主要有指揮型用戶機(jī)、普通用戶機(jī)(手持、車(chē)載等)和授時(shí)機(jī)等。

北斗用戶機(jī)主要完成定位，通信和授時(shí)功能。而由于許多使用環(huán)境的特殊性，北斗用戶機(jī)的低功耗特性成為了一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，低功耗指標(biāo)也將直接決定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)能否在許多領(lǐng)域(如海洋探測(cè)、災(zāi)害監(jiān)控、水利、森林、交通等)得到更大的應(yīng)用。因此，針對(duì)北斗用戶機(jī)進(jìn)行低功耗(甚至微功耗)設(shè)計(jì)是十分必要的。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種功效低的北斗用戶機(jī)低功效裝置。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種北斗用戶機(jī)低功效裝置，包括接收模塊，接收模塊上設(shè)置有接收通道單元，在接收模塊上至少設(shè)置有兩個(gè)接收通道單元，

一個(gè)通道單元完成正常北斗用戶機(jī)所需要完成的業(yè)務(wù)；

另一個(gè)通道為監(jiān)聽(tīng)通道單元，監(jiān)聽(tīng)通道單元在極低功耗的處理器監(jiān)控下工作，使北斗用戶機(jī)整機(jī)器處于微功耗的待命狀態(tài)，這種工作模式下，北斗用戶機(jī)設(shè)備的所有其它電路處于休眠和關(guān)機(jī)模式狀態(tài)，僅需要傳輸數(shù)據(jù)或完成其它任務(wù)時(shí)才將各單元電路按需開(kāi)啟。

所述接收通道單元和監(jiān)聽(tīng)通道單元均采用DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，接收通道單元和監(jiān)聽(tīng)通道單元均集成在接收模塊上。

本實(shí)用新型對(duì)北斗用戶機(jī)進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)，以完整實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)功能和適用于行業(yè)使用需求為前提，有效解決北斗用戶機(jī)發(fā)射功率較大與行業(yè)用戶對(duì)低功耗需求的矛盾。本實(shí)用新型北斗用戶機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)，充分考慮技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的先進(jìn)性。同時(shí)，由于低功耗用戶機(jī)的使用環(huán)境大多是無(wú)人職守和無(wú)法人工職守等情況，并且還與其它電子設(shè)備配合使用。因此，對(duì)設(shè)備自身的能量狀態(tài)、工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)上報(bào)也是十分必要的。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案能實(shí)現(xiàn)了低功效的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理圖。

具體實(shí)施方式

下圖為普通北斗用戶機(jī)的基本工作原理框圖。

本實(shí)用新型一種北斗用戶機(jī)低功效裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示：一種北斗用戶機(jī)低功效裝置，包括接收模塊，接收模塊上設(shè)置有接收通道單元，在接收模塊上至少設(shè)置有兩個(gè)接收通道單元，

一個(gè)通道單元完成正常北斗用戶機(jī)所需要完成的業(yè)務(wù)；

另一個(gè)通道為監(jiān)聽(tīng)通道單元，監(jiān)聽(tīng)通道單元在極低功耗的處理器監(jiān)控下工作，使北斗用戶機(jī)整機(jī)器處于微功耗的待命狀態(tài)，這種工作模式下，北斗用戶機(jī)設(shè)備的所有其它電路處于休眠和關(guān)機(jī)模式狀態(tài)，僅需要傳輸數(shù)據(jù)或完成其它任務(wù)時(shí)才將各單元電路按需開(kāi)啟。

所述接收通道單元和監(jiān)聽(tīng)通道單元均采用DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，接收通道單元和監(jiān)聽(tīng)通道單元均集成在接收模塊上。即本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的接收模塊上不僅設(shè)置有用于完成正常北斗用戶機(jī)所需要完成的業(yè)務(wù)的接受通道單元，該接受通道單元采用DSP芯片；另外本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的接收模塊上還設(shè)置有監(jiān)聽(tīng)通道單元，該監(jiān)聽(tīng)通道單元采用DSP芯片，采用DSP芯片的接受通道單元和監(jiān)聽(tīng)通道單元都集成在傳統(tǒng)的接收模塊上，并且相應(yīng)接口進(jìn)行連接。在本實(shí)用新型中，接收模塊可以采用傳統(tǒng)的電路模塊，完成正常北斗用戶機(jī)所需要完成的業(yè)務(wù)的通道單元為傳統(tǒng)技術(shù)，采用DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)用新型中監(jiān)聽(tīng)通道在極低功耗的處理器監(jiān)控下工作即為由DSP芯片處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖1中，接收模塊還包括LNA(低噪聲放大器)、變頻電路、IF放大電路、時(shí)鐘控制單元、電壓控制(壓控)振蕩器(VCO)；發(fā)射模塊包括LPA電路、變頻電路、雙相移相鍵控(BPSK)，本系統(tǒng)還包括D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換單元、系統(tǒng)時(shí)鐘單元、Costas環(huán)單元、PN單元、PN捕獲單元、PN跟蹤單元、相位糾正單元、解卷積單元、循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)、應(yīng)用處理單元、卷積單元、擴(kuò)頻單元、RS232串行通訊接口、智能卡、電源管理單元。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)的方式1-監(jiān)聽(tīng)通道設(shè)計(jì)：目前國(guó)內(nèi)所有的北斗用戶機(jī)在技術(shù)上大同小異，均采用的是以一個(gè)接收通道接收兩顆以上衛(wèi)星信號(hào)的方法，完成北斗用戶機(jī)的設(shè)計(jì)制作。而這種實(shí)現(xiàn)方法在低功耗方面是沒(méi)有處理手段的。本是用新型在電路結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的創(chuàng)新點(diǎn)是設(shè)計(jì)至少兩個(gè)接收通道，一個(gè)通道完成正常北斗用戶機(jī)所需要完成的業(yè)務(wù)；而另一個(gè)通道則為監(jiān)聽(tīng)通道。監(jiān)聽(tīng)通道在極低功耗的處理器監(jiān)控下工作，使北斗用戶機(jī)整機(jī)器處于微功耗的待命狀態(tài)。這種工作模式下，北斗用戶機(jī)設(shè)備的所有其它電路處于休眠和關(guān)機(jī)模式狀態(tài)，僅需要傳輸數(shù)據(jù)或完成其它任務(wù)時(shí)才將各單元電路按需開(kāi)啟。以設(shè)計(jì)監(jiān)聽(tīng)工作模式為主要低功耗手段的同時(shí)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)還包含有其它處理方式-硬件低功耗設(shè)計(jì)：硬件上的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)包括選擇低功耗的器件，選用低功耗的電路形式(盡量采用集成度高的器件，減少電路元件的個(gè)數(shù))，采用單電源、低電壓供電，采用分區(qū)/分時(shí)供電技術(shù)，采用I/O引腳供電，電源管理單元設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)改變處理器的時(shí)鐘頻率和降低持續(xù)工作電流。在滿足總體要求的前提下，盡量選擇低電壓工作的處理器，并盡可能讓處理器工作在較低的頻率。接口電路的設(shè)計(jì)，也充分考慮功耗問(wèn)題，盡量選用靜態(tài)電流較低的外圍芯片，仔細(xì)考慮上拉和下拉電阻的選用，正確處理CMOS器件的懸空引腳，盡量不要使用緩沖器等。軟件低功耗設(shè)計(jì)：軟件上的低功耗設(shè)計(jì)包括編譯低功耗優(yōu)化技術(shù)、硬件軟件化和軟件硬件化、減少處理器的工作時(shí)間和采用快速算法等。編譯技術(shù)降低系統(tǒng)功耗是基于這樣的事實(shí)：對(duì)于實(shí)現(xiàn)同樣的功能，不同的軟件算法消耗的時(shí)間不同、使用的指令不同，因而消耗的功率不同。硬件軟件化與軟件硬件化是基于硬件電路一定消耗功率，而軟件處理需要時(shí)間也會(huì)消耗功率，因而，系統(tǒng)中某一功能用軟件實(shí)現(xiàn)還是硬件實(shí)現(xiàn)，需要綜合計(jì)算設(shè)計(jì)。應(yīng)采用事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)方法，盡量減少處理器的全速運(yùn)行時(shí)間以降低系統(tǒng)的功耗，使其較長(zhǎng)地處于空閑方式或掉電方式是軟件設(shè)計(jì)降低系統(tǒng)功耗的關(guān)鍵。在需要處理器工作時(shí)靠中斷喚醒處理器，讓它盡量在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)信息或數(shù)據(jù)的處理，然后就進(jìn)入空閑或掉電方式，用定時(shí)中斷、外部中斷或系統(tǒng)復(fù)位將它喚醒。另外，采用快速算法可以大量節(jié)省運(yùn)算時(shí)間，從而減少功耗；在精度允許的情況下，使用簡(jiǎn)單函數(shù)代替復(fù)雜函數(shù)作近似，也是減少功耗的一種方法。本實(shí)用新型低功耗設(shè)計(jì)2——?jiǎng)討B(tài)電源管理：既要保證系統(tǒng)具有良好的性能，又能兼顧功耗問(wèn)題，最佳實(shí)現(xiàn)方法是采用高效動(dòng)態(tài)的電源策略。在系統(tǒng)中增加適當(dāng)?shù)闹悄茴A(yù)測(cè)、檢測(cè)手段，根據(jù)需要對(duì)系統(tǒng)采取不同的供電方式，以求系統(tǒng)的功耗最低。以動(dòng)態(tài)的電源管理策略在北斗用戶機(jī)運(yùn)行時(shí)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的時(shí)鐘和電壓的動(dòng)態(tài)控制來(lái)達(dá)到節(jié)省功率的目的，這種動(dòng)態(tài)控制是與系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，整個(gè)控制過(guò)程由軟件實(shí)現(xiàn)。處理器通常有四種工作模式：正常模式、空閑模式、休眠模式、關(guān)機(jī)模式。省電的原則就是讓正常運(yùn)行模式遠(yuǎn)比空閑、休眠模式少占用時(shí)間。