CN103235323A - 一种降低gps功耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低GPS接收机功耗的方法，该方法通过GPRS获得相关的小区基站信息，进而通过访问云端服务器取得当前基站的位置信息，通过位置信息获取当前位置的卫星相关数据，从而实现了快速获取卫星相关数据；另一方面，接收电波钟BPC信号，并恢复出精确的时钟，从而也降低了GPS接收机的定位时间；最后，通过计算信噪比数据来判断当前接收机所处的位置，进而控制接收机GPS模块的开关策略。通过使用本发明的降低GPS接收机功耗的方法，大幅度缩短了GPS芯片定位成功所需要的时间，从而相应的减少了电能的消耗。

Description

一种降低GPS功耗的方法

技术领域

本发明涉及定位领域，尤其是一种降低GPS接收机功耗的方法。

背景技术

随着人们对BLS(Based Location Serices，基于位置的服务)需求的飞速增长，无线定位技术也越来越得到重视。定位、导航服务已经成为所有移动设备(智能手机、掌上电脑等)的标配。而定位导航技术中，目前精度最高、应用最广泛的，自然非GPS莫属了。GPS定位***是指利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的***，简称GPS(Global PositioningSystem)。GPS导航***的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具***置。

众所周知，一项服务的功耗会直接影响到该服务在移动设备中的推广使用。而在目前的GPS定位服务中，接收机的功耗很高。作为接收机本身来说，消耗的功耗主要由两部分组成：GPS定位部分，耗流约占70％；基带(BaseBand)GPRS部分，耗流约占30％。

在现有技术中，基带GPRS部分的功耗比较固定(排除不同基带芯片厂商的功耗差别)，根据上报频率而确定，上报频率越高则功耗越大，反之则越小。而GPS定位部分的具体实现则有不同，从而带来了功耗的不同。进一步的分析GPS定位部分的功耗：从策略上考量，大致可以归纳为2种做法：1)GPS常开；2)GPS有开关的策略。

现有的GPS定位存在如下的问题：

1)GPS常开，功耗巨大；

2)GPS有开关的策略，功耗有优化，相应地带来副作用：

i.GPS的定位与否跟当时环境有很大关系，包括所处位置地形、当时的天气情况、GPS的天线朝向等等，由于GPS不是常开策略，因此存在GPS打开的时间不够长导致不能定位的问题。

ii.在用户体验中，GPS关闭的时间越长，用户从室内步入室外获得第一次定位所需的时间也越长。如果定位时间过长，会严重影响用户的用户体验。

因此，降低GPS接收机的功耗是迫切需要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有的GPS接收机中功耗过高引起的用户体验下降的问题。本发明人综合统计大量的GPS定位样本数据后，分析各种情况下的定位信息，总结出两个对于定位十分重要的变量：卫星数量和每颗卫星的信噪比，这两个变量和定位时间及定位成功的概率呈正比关系，即卫星数量越多并且卫星信噪比越高，那么定位时间会大幅降低，定位成功的概率也会大幅提高。

另一方面，GPS接收机在尝试定位的过程中，其中一部分工作时间是与卫星进行绝对时间的同步，如果我们通过其他低耗流办法保证GPS时间精准，那么就相对减少了GPS芯片为了定位而需要工作的时间，进一步降低***的功耗。

本发明人从卫星数量、卫星信噪比、时钟信号方面入手，提出解决方案：

1)提高能够搜索到的卫星数量：

地球同步轨道上的所有GPS卫星的运行是有规律的，因此当某一时刻，位于地球上某个位置来说，头顶上方的卫星信息(包括数量)是可以计算出来的。这些卫星信息简称星历，***完全可以利用GPRS从云端服务器下载到卫星星历数据，从而可以大大减少GPS芯片搜寻卫星信息的工作时间，GPS芯片工作时间的减少就意味着功耗的降低。

2)分析卫星的信噪比：(信噪比：有效信号与噪声之比，反映了某颗卫星当时的信号强度，与信号强度呈正比关系)

通过下载星历的方式可以大幅减少搜索卫星的时间，但是卫星信噪比是由周围环境决定的，无法通过人为进行提高。但从信噪比的数据中可以大体分析出当前所处的环境。(主要是室内和室外的区分，在室内由于有屋顶遮挡，GPS是无法定位的)

3)利用“低频时码授时技术”，达到时钟精确同步的目的：用无线电波传播时间信息。即利用无线电波来传递时间标准.然后由授时型接收机恢复时号与本地钟相应时号比对，扣除它在传播路径上的时延及各种误差因素的影响，实现时钟的同步。接收机本身具备无线电波射频接收模块，功耗也低，因此可以很好的利用这种成熟的无线电波授时技术，将GPS接收机的时钟精确到1ms左右，从而提高GPS定位的速度和准确率。

本发明正是基于此目的，根据GPS接收机的工作特点而发明了一种降低GPS接收机功耗的方法。该方法包括如下步骤：

步骤110，开机启动，通过接收机的基带GPRS部分获得相关的小区基站信息：移动国家号码Mobile Country Code(mcc)，移动网号Mobile Network Code(mnc)，位置区号码Location Area Code(lac)，小区识别码Cell ID(cid)；

步骤120，通过步骤110获取的小区基站信息，访问云端服务器取得当前基站的大致位置数据，该位置数据一般为经纬度坐标；

步骤130，通过步骤120获取的大致位置数据，访问云端服务器取得该位置的卫星相关数据；

步骤140，将接收机的GPS模块上电，开启定位功能；

步骤150，将步骤130获取的卫星相关数据同步至GPS模块；

步骤160，接收电波钟BPC信号，经过解码后得到精确度±0.1ms级别的时钟，并把时钟信号同步到接收机的GPS模块；

步骤170，开启定位功能一段时间后，计算相关的信噪比数据：

i.计算该时间内所有卫星信噪比数值的累加和：SnrSum；

ii计算该时间内内所有信噪比数值的最大值：SnrMax；

iii.计算该时间内内含有有效信噪比数值的卫星数量：StarCount；

步骤180，通过信噪比数据判断接收机所在位置，进而控制GPS的开关策略。

当SnrSum＜Snr1并且SnrMax＜Snr2并且StarCount＜Num时，可以判断当前所处位置是室内或者户外GPS信号非常差的地区，可以断电关闭GPS定位，节省能耗；反之，可以判断所处位置是户外开阔地区，GPS信号良好，可以继续加电直到定位成功，其中，Snr1和Snr2是预先设置的信噪比数值，Num是预先设置的数值。

进一步的，步骤110中，获得小区识别码的步骤是：在与基站进行通信的过程中要连接到附近的某个基站从而接入网络，而每个基站都有一个唯一的ID，在通信的过程中可以获得这个基站ID。

进一步的，步骤120中，云端服务器中存有基站ID和地理位置的对应表，可以根据某个基站的ID获取这个基站的位置，从而用这个位置来表示接收机当前的位置。

进一步的，步骤130中，卫星相关数据具体包括：星历、年历、卫星状态、绝对时间信息、以及当前地理位置所对应的高空电离层校正参数。

进一步的，步骤170中，该时间的值一般取30s，Snr1和Snr2一般取200，Num一般取3。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的目的就是提供一种降低GPS接收机功耗的方法，通过提高能够搜索到的卫星数量，分析卫星的信噪比，从电波钟BPC信号中恢复时钟信号，从而大大减少GPS芯片搜寻卫星信息的工作时间，从而降低了接收机的功耗。

如图1所示，为本发明的一种降低GPS接收机功耗的方法的流程示意图。

本发明所述的降低GPS接收机功耗的方法包括如下步骤：

步骤110，开机启动，通过接收机的基带GPRS部分获得相关的小区基站信息：MobileCountry Code(mcc)，Mobile Network Code(mnc)，Location Area Code(lac)，Cell ID(cid)。

MCC＝移动国家号码，中国为460；MNC＝移动网号，***为00，***为01；LAC＝位置区号码；CELLID＝小区识别码。当前常用的基站定位是根据移动终端当前所连接的基站的位置来确定移动终端的位置。使用移动终端进行通信，首先要连接到附近的某个基站从而接入网络，而每个基站都有一个唯一的id(CellID)，在于基站进行通信的过程中可以获得这个CellID。

步骤120，通过步骤110获取的小区基站信息，访问云端服务器取得当前基站的大致位置数据。该位置数据包括不精确的经纬度坐标。

如果云端服务器有一个存有基站id和地理位置的对应表的数据库的话，就可以根据某个CellID获取这个基站的位置，然后用这个位置来表示手机当前的位置。

步骤130，通过步骤120获取的大致位置数据，访问云端服务器取得该位置的卫星相关数据。卫星相关数据具体包括：星历、年历、卫星状态、绝对时间信息、以及当前地理位置所对应的高空电离层校正参数；

步骤140，将接收机的GPS模块上电，开启定位功能；

步骤150，将步骤130获取的卫星相关数据同步至GPS模块；

步骤160，接收电波钟BPC信号，经过解码后得到精确度±0.1ms级别的时钟，并把时钟信号同步到接收机的GPS模块；

步骤170，开启定位功能一段时间后，使用计算相关的信噪比数据：

i.计算该时间内所有卫星信噪比数值的累加和：SnrSum；

ii.计算该时间内内所有信噪比数值的最大值：SnrMax；

iii.计算该时间内内含有有效信噪比数值的卫星数量：StarCount；

步骤180，通过信噪比数据判断接收机所在位置，进而控制GPS的开关策略。

当SnrSum＜Snr1并且SnrMax＜T2并且StarCount＜Num时，可以判断当前所处位置是室内或者户外GPS信号非常差的地区，可以断电关闭GPS定位，节省能耗；反之，可以判断所处位置是户外开阔地区，GPS信号良好，可以继续加电直到定位成功。其中，Snr1和Snr2是预先设置的信噪比数值，Num是预先设置的数值。该时间的值一般取30S，Snr1和Snr2一般取200，Num一般取3。

通过使用本发明的降低GPS接收机功耗的方法，能大幅度缩短GPS芯片定位成功所需要的时间，从而相应的减少了电能的消耗。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述发明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种降低GPS接收机功耗的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤110，开机启动，通过接收机的基带GPRS部分获得相关的小区基站信息：移动国家号码Mobile Country Code(mcc)，移动网号Mobile Network Code(mnc)，位置区号码Location Area Code(lac)，小区识别码Cell ID(cid)；

步骤120，通过步骤110获取的小区基站信息，访问云端服务器取得当前基站的大致位置数据，该位置数据一般为经纬度坐标；

步骤130，通过步骤120获取的大致位置数据，访问云端服务器取得该位置的卫星相关数据；

步骤140，将接收机的GPS模块上电，开启定位功能；

步骤150，将步骤130获取的卫星相关数据同步至GPS模块；

步骤160，接收电波钟BPC信号，经过解码后得到精确度±0.1ms级别的时钟，并把时钟信号同步到接收机的GPS模块；

步骤170，开启定位功能一段时间后，计算相关的信噪比数据：

i.计算该时间内所有卫星信噪比数值的累加和：SnrSum；

ii.计算该时间内内所有信噪比数值的最大值：SnrMax；

iii.计算该时间内内含有有效信噪比数值的卫星数量：StarCount；

步骤180，当SnrSum＜Snr1并且SnrMax＜Snr2并且StarCount＜Num时，可以判断当前所处位置是室内或者户外GPS信号非常差的地区，可以断电关闭GPS定位，节省能耗；反之，可以判断所处位置是户外开阔地区，GPS信号良好，可以继续加电直到定位成功，其中，Snr1和Snr2是预先设置的信噪比数值，Num是预先设置的数值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤110中，获得小区识别码的步骤是：在与基站进行通信的过程中要连接到附近的某个基站从而接入网络，而每个基站都有一个唯一的ID，在通信的过程中可以获得这个基站ID。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤120中，云端服务器中存有基站ID和地理位置的对应表，可以根据某个基站的ID获取这个基站的位置，从而用这个位置来表示接收机当前的位置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤130中，卫星相关数据具体包括：星历、年历、卫星状态、绝对时间信息、以及当前地理位置所对应的高空电离层校正参数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤170中，该时间的值一般取30s，Snr1和Snr2一般取200，Num一般取3。

Images