專利名稱：用于實(shí)時(shí)鐘的電力不足檢測(cè)的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)。特別的、本發(fā)明涉及在由于電力不足導(dǎo)致實(shí)時(shí)鐘變得不精確時(shí)的精確檢測(cè)。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)是24顆環(huán)地軌道衛(wèi)星的集合。每一顆GPS衛(wèi)星在地球表面上方大約11,000英里的精確軌道中運(yùn)行。GPS接收機(jī)鎖定所述衛(wèi)星中的至少三顆衛(wèi)星以確定其精確位置。每一衛(wèi)星發(fā)送利用唯一的偽隨機(jī)(PN)碼所調(diào)制的信號(hào)。每一PN碼是和1,023兆赫茲(MHz)的碼片速率一致的、每毫秒重復(fù)的1023碼片的序列。每顆衛(wèi)星以相同的頻率發(fā)送。對(duì)于民用應(yīng)用，所述頻率被稱為L(zhǎng)1并且為1575.42MHz。GPS接收機(jī)接收對(duì)于接收機(jī)來(lái)說(shuō)為可見(jiàn)的衛(wèi)星的發(fā)送的混合的信號(hào)。接收機(jī)通過(guò)使所接收的信號(hào)和該衛(wèi)星的PN碼的移位版本相互關(guān)聯(lián)來(lái)檢測(cè)特定衛(wèi)星的發(fā)送。如果相關(guān)性的級(jí)別足夠高以致于在針對(duì)特定移位和PN碼所獲得的相關(guān)性中出現(xiàn)峰值，則接收機(jī)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于特定PN碼的衛(wèi)星的發(fā)送。接收機(jī)然后使用所移位的PN碼以獲得和該衛(wèi)星的隨后發(fā)送的同步。
GPS采用獨(dú)特的時(shí)間保持系統(tǒng)。按照從1980年1月6日起的秒和周來(lái)保持GPS時(shí)間。每一周具有604,800秒。因此，GPS時(shí)間由周時(shí)間(TOW)和周數(shù)來(lái)表達(dá)。TOW的范圍從0到604800，對(duì)應(yīng)于在一周中的秒數(shù)。周數(shù)從在1980年1月6日的第零周開(kāi)始，并且當(dāng)前超過(guò)了一千周。TOW可具有小數(shù)部分，特別是在振蕩器提供一秒的1/32,768的分辨率(32千赫茲，或kHz的振蕩頻率)時(shí)，或在根據(jù)相對(duì)于特定時(shí)鐘時(shí)間點(diǎn)(clock epoch)的距離測(cè)量(range measurement)來(lái)計(jì)算GPS時(shí)間時(shí)。GPS時(shí)間可以具有幾十納秒級(jí)別的精度。GPS時(shí)間是GPS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
在GPS接收機(jī)單元位置的初始確定期間，啟動(dòng)“冷啟動(dòng)”過(guò)程。對(duì)于冷啟動(dòng)，GPS接收機(jī)在不知道GPS時(shí)間、GPS位置或GPS衛(wèi)星軌道的天體位置表數(shù)據(jù)(ephemeris data)的情況下開(kāi)始探測(cè)過(guò)程。因此，GPS接收機(jī)單元在較寬的可能頻率的范圍上搜索所有衛(wèi)星。在某些情形下，對(duì)于GPS衛(wèi)星，天文年歷數(shù)據(jù)(almanac data)也是未知的。最后，在多秒之后，獲得至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)。衛(wèi)星的PN編碼信號(hào)標(biāo)識(shí)了每一顆衛(wèi)星，并且每一衛(wèi)星發(fā)送天體位置表數(shù)據(jù)。天體位置表數(shù)據(jù)包括精確的軌道信息，例如，作為GPS時(shí)間的函數(shù)的、該衛(wèi)星的軌道位置。
如果某些信息在探測(cè)之前已知，則從GPS衛(wèi)星獲取足夠的用于導(dǎo)航的信息的時(shí)間一般可以減少。例如，如果天文年歷數(shù)據(jù)、大概的GPS時(shí)間和大概的接收機(jī)位置使得可以計(jì)算大約的衛(wèi)星位置和多普勒頻偏(Doppler shift)，則可以使用“溫啟動(dòng)”過(guò)程。如果天體位置表、大概的GPS時(shí)間和大概的接收機(jī)位置已知以致于可以計(jì)算大概的衛(wèi)星位置和多普勒頻偏并且可以避免用于收集天體位置表數(shù)據(jù)的時(shí)間，則可以使用“熱啟動(dòng)”。然而，需要來(lái)自至少一顆衛(wèi)星的完整的六秒的數(shù)據(jù)子幀，從而以足夠的精確度來(lái)建立時(shí)間來(lái)計(jì)算導(dǎo)航解(navigation solution)。
GPS接收機(jī)單元通過(guò)確定來(lái)自每一衛(wèi)星的發(fā)送的碼相位來(lái)確定其距離每一衛(wèi)星的距離。碼相位(CP)是以碼片或碼片的部分表達(dá)的延遲，是當(dāng)衛(wèi)星發(fā)送傳播從該衛(wèi)星到接收機(jī)的大約11,000英里的距離時(shí)所經(jīng)歷的延遲。在每一衛(wèi)星上，每一PN碼片的發(fā)送時(shí)間被控制到幾個(gè)納秒。結(jié)果，知道精確的GSP時(shí)間使得GPS接收機(jī)單元準(zhǔn)確地知道在任何給定時(shí)間衛(wèi)星的波形的什么碼片正在被發(fā)送。如果相對(duì)于本地定時(shí)時(shí)間點(diǎn)(諸如T20時(shí)間點(diǎn))來(lái)測(cè)量在接收機(jī)上的給定碼片的到達(dá)，則然后該碼片從所述衛(wèi)星到GPS接收機(jī)單元的傳播時(shí)間可以如同在已知的T20時(shí)間點(diǎn)上的GSP時(shí)間一樣精確地被測(cè)量。如果相對(duì)于相同的T20時(shí)間點(diǎn)來(lái)測(cè)量從4顆衛(wèi)星的每一顆的傳播時(shí)間，則GPS接收機(jī)單元可以計(jì)算接收機(jī)在三維空間中的位置、以及在參考T20時(shí)間點(diǎn)上的GSP時(shí)間值中的誤差。
GPS接收機(jī)單元通過(guò)將時(shí)間延遲和來(lái)自衛(wèi)星的發(fā)送的速率相乘來(lái)精確地確定到該衛(wèi)星的距離。GPS接收機(jī)單元同時(shí)知道每一衛(wèi)星的精確軌道。每一衛(wèi)星將衛(wèi)星的位置的更新發(fā)送到接收機(jī)。這是通過(guò)將低頻(50Hz)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到從衛(wèi)星發(fā)送的PN碼上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)在天體位置表數(shù)據(jù)子幀中的衛(wèi)星的時(shí)間相關(guān)的位置信息和在機(jī)載時(shí)鐘中的時(shí)間誤差進(jìn)行編碼。相對(duì)于在下一子幀的開(kāi)始處的參考碼片，在每一個(gè)6秒的數(shù)據(jù)子幀中給出每一衛(wèi)星的發(fā)送的精確時(shí)間。
理論上，接收機(jī)使用所估計(jì)的到衛(wèi)星的距離來(lái)定義在該接收機(jī)必須定位于其上的衛(wèi)星周?chē)那蝮w。該球體的半徑等于接收機(jī)已經(jīng)從碼相位中確定的到衛(wèi)星的距離。接收機(jī)對(duì)至少三顆衛(wèi)星執(zhí)行該過(guò)程。接收機(jī)根據(jù)在其已定義的所述至少三個(gè)球體之間的交點(diǎn)得到其精確位置。如果接收機(jī)知道在其位置處的高度(altitude)，則從三顆衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量是足夠的，當(dāng)高度是未知時(shí)，需要從四顆衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量以便可以求出高度，以及緯度、經(jīng)度和在本地時(shí)鐘測(cè)量時(shí)間點(diǎn)中的誤差(即，在T20時(shí)間點(diǎn)處的GPS時(shí)間)。
對(duì)來(lái)自每一衛(wèi)星的信號(hào)的檢測(cè)可以根據(jù)在下列文獻(xiàn)中所公開(kāi)的GPS信號(hào)檢測(cè)器來(lái)完成，所述文獻(xiàn)例如(但不限于)在1999年3月30日提交的、序號(hào)為09/281,566、名稱為“采用相干積分的信號(hào)檢測(cè)器(Signal DetectorEmploying Coherent Integration)”的美國(guó)專利申請(qǐng)，其被在此包含作為參考。在此公開(kāi)的信號(hào)檢測(cè)器可以使用相關(guān)機(jī)制，例如匹配濾波器和用于檢測(cè)合適的衛(wèi)星信號(hào)的相關(guān)積分方案。
一旦檢測(cè)到衛(wèi)星信號(hào)，則被調(diào)制到從衛(wèi)星接收的PN碼信號(hào)上的低頻率50Hz數(shù)據(jù)被解碼以確定GPS接收機(jī)單元的精確位置。傳統(tǒng)位置確定過(guò)程要求幾秒時(shí)間完成。這些傳統(tǒng)方案一般連續(xù)地運(yùn)行，因而消耗寶貴的處理器資源。這在具有非常有限的功率資源的GPS接收機(jī)單元，諸如便攜式GPS接收機(jī)單元的情況中特別不利?？梢栽O(shè)計(jì)便攜式GPS接收機(jī)單元以便在用戶未向GPS接收機(jī)單元詢問(wèn)位置期間，可使所選擇的部件停止運(yùn)行，或使其斷電(power down)。當(dāng)用戶(或自動(dòng)過(guò)程)詢問(wèn)該GPS接收機(jī)單元時(shí)，該GPS接收機(jī)單元重新激活被斷電的部件并且重新獲得衛(wèi)星數(shù)據(jù)以確定當(dāng)前位置。如果用戶的位置沒(méi)有顯著變化，和/或如果停止運(yùn)行時(shí)段已經(jīng)足夠短，則有可能重新獲取先前的衛(wèi)星信號(hào)并且獲得碼相位數(shù)據(jù)的緊密的直接相關(guān)性(而不是與熱、溫或冷啟動(dòng)過(guò)程相關(guān)聯(lián)的幾秒到幾分鐘)。碼相位數(shù)據(jù)的緊密的直接相關(guān)性節(jié)省了幾秒時(shí)間，從而在便攜式GPS接收機(jī)單元中節(jié)省了相當(dāng)多的可用的有限能量。
然而，利用碼相位的緊密的直接相關(guān)性的衛(wèi)星信號(hào)的重新獲得要求在接收機(jī)被關(guān)斷期間的精確的時(shí)間保持。更具體地，GPS振蕩器和定時(shí)系統(tǒng)必須將在GSP接收機(jī)單元中的各種時(shí)鐘信號(hào)的精度維持到±0.5ms之內(nèi)以避免丟失對(duì)在重新獲取時(shí)整個(gè)GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)中的哪個(gè)PN碼周期希望被接收機(jī)接收進(jìn)行的跟蹤。這個(gè)0.5ms的臨界值對(duì)應(yīng)于1ms的碼周期的一半。而且，GPS接收機(jī)單元的移動(dòng)引入可能與PN碼信號(hào)的定時(shí)相關(guān)聯(lián)的誤差。如果時(shí)鐘信號(hào)的精確度加上由GPS接收機(jī)單元的移動(dòng)引入的誤差可以被維持在輸入PN碼信號(hào)的±0.5ms之內(nèi)，則可以避免通過(guò)使用熱、溫或冷啟動(dòng)過(guò)程來(lái)確定位置的時(shí)間消耗和功率消耗過(guò)程，這是因?yàn)镚PS接收機(jī)單元的匹配濾波器可以立即鎖定到四個(gè)先前所獲得的衛(wèi)星的PN碼信號(hào)并且知道已經(jīng)獲得了信號(hào)結(jié)構(gòu)的那些PN碼時(shí)段。否則，在所選擇的接收機(jī)部件或整個(gè)接收機(jī)被斷電的時(shí)候，必須根據(jù)保存的以前信息(例如，天文年歷、天體位置表、GPS時(shí)間和接收機(jī)位置)使用熱、溫或冷啟動(dòng)過(guò)程。
一般地，傳統(tǒng)實(shí)時(shí)鐘(RTC)電路可以被用于維持粗GPS時(shí)間，同時(shí)GPS電路的其余部分被關(guān)斷。典型的RTC電路可以在延長(zhǎng)的時(shí)段上維持幾秒的精確度。這樣的精確度足夠用于熱和溫啟動(dòng)。然而，傳統(tǒng)實(shí)時(shí)鐘的精確度由于一般的低成本、低功率RTC電路的溫度特性和低穩(wěn)定性而迅速地降到+/-0.5ms以下。因此，甚至在非常短的時(shí)間之后，也需要熱啟動(dòng)。
如果在導(dǎo)航更新之間振蕩器被斷電，則利用傳統(tǒng)GPS振蕩器和定時(shí)系統(tǒng)來(lái)將在GPS接收機(jī)單元中的各種時(shí)鐘信號(hào)的精確度維持在±0.5ms(1ms的碼周期的一半)之內(nèi)是不可能的。然而，由于GPS振蕩器和相關(guān)聯(lián)的定時(shí)系統(tǒng)消耗相當(dāng)多的功率，在便攜式GPS接收機(jī)單元中對(duì)這些部件斷電是非常值得的以便節(jié)約能量資源。
在某些情形下，實(shí)時(shí)鐘可能由于本地能量資源的部分或全部損耗而完全停止運(yùn)行。如果RTC完全沒(méi)有運(yùn)行，則很明顯，在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)使用冷啟動(dòng)過(guò)程來(lái)探測(cè)衛(wèi)星。在其它情形下，RTC可能在啟動(dòng)時(shí)象是在正常操作，但是由于其經(jīng)過(guò)了部分能量損耗，或?qū)е翿TC丟失周期的電力不足的情況，所以可能不精確。例如，由于用于對(duì)RTC供電的電池接近其使用壽命的終點(diǎn)或由于其經(jīng)受超過(guò)其操作范圍的溫度，所以其可能提供不充足的功率電平。當(dāng)來(lái)自RTC的時(shí)間被傳遞到GPS時(shí)鐘方案以支持快速探測(cè)時(shí)，這是特別成問(wèn)題的。如果依賴于不正確的RTC時(shí)間，則得到不正確的距離測(cè)量結(jié)果。在導(dǎo)航求解中使用不正確的距離測(cè)量導(dǎo)致不正確的位置計(jì)算。
一種現(xiàn)有技術(shù)的RTC故障檢測(cè)器包括在應(yīng)用RTC備用電源時(shí)正確設(shè)置狀態(tài)(status)觸發(fā)器的電路。通常，該備用電源是小電池。因此，電路可以精確地檢測(cè)到何時(shí)替換備用電池。這是一種相對(duì)無(wú)用的特征。用戶知道電池正在被替換。在電池替換之后可以調(diào)用設(shè)置例程以設(shè)置時(shí)間。
當(dāng)電池接近其使用壽命的終點(diǎn)或當(dāng)電池經(jīng)受在溫度中的寬范圍的變化時(shí)，實(shí)質(zhì)上監(jiān)視電壓電平的RTC故障檢測(cè)的現(xiàn)有技術(shù)的方法是特別不完善的。例如，GPS接收機(jī)可被置于在寒冷環(huán)境下的汽車(chē)中。在該環(huán)境下電池電壓和電流容量可能減小以致于RTC振蕩器停止運(yùn)行。用戶然后可能拿著該接收機(jī)，將其放置在夾克的口袋中以及進(jìn)行長(zhǎng)途行走。接收機(jī)暖和到足夠使得電池恢復(fù)其容量并且振蕩器重新啟動(dòng)。當(dāng)用戶試圖使用該接收機(jī)時(shí)，接收機(jī)進(jìn)行通常的檢查。由于時(shí)間正在增加，所以RTC似乎是正在運(yùn)行。電池支持的RAM(通常在與RTC相同的電池上)具有正常的校驗(yàn)和，這是因?yàn)镽AM保持其內(nèi)容的電壓比RTC振蕩器操作所需的電壓低得多。RTC振蕩器的故障FF指示正常狀態(tài)，這是因?yàn)殡妷簺](méi)有降到復(fù)位門(mén)限之下并且這是因?yàn)檫壿嬁梢栽诒日袷幤鞑僮魉璧碾妷旱偷碾妷荷媳３制溆行顟B(tài)。因此，接收機(jī)試圖使用該RTC值(假定其是正常的)，并且由于時(shí)間實(shí)際上是錯(cuò)誤的而產(chǎn)生不正確的解。接收機(jī)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生解，或更糟糕的是，繼續(xù)產(chǎn)生壞的解。
理論上，如果狀態(tài)觸發(fā)器的故障檢測(cè)電壓門(mén)限可以被精確地設(shè)置，則將可以檢測(cè)到該故障。由于許多原因，這是困難的。人們需要將門(mén)限設(shè)置得盡可能低以便電池壽命被最大化。這意味著門(mén)限必須精確并且它必須對(duì)不同振蕩器的振蕩要求進(jìn)行響應(yīng)。這些不同條件可以是特定晶體、隨制造工藝變化而變化的溫度和電路參數(shù)變化等等的函數(shù)。因此，必須在門(mén)限中提供余量(margin)，這縮短了有用的電池壽命。但是基于統(tǒng)計(jì)，即使使用余量，還是可能發(fā)生某些故障。
期望具有用于GPS導(dǎo)航的方法和裝置，其可被操作以通過(guò)在所選擇部件不處于使用中時(shí)對(duì)它們斷電來(lái)節(jié)約能量、還可以通過(guò)使用連續(xù)運(yùn)行的實(shí)時(shí)鐘來(lái)在啟動(dòng)時(shí)迅速探測(cè)衛(wèi)星。還期望具有在不影響電池壽命的情況下可靠地檢測(cè)振蕩器故障的RTC時(shí)鐘故障檢測(cè)電路。

發(fā)明內(nèi)容
一種低功率的實(shí)時(shí)鐘(RTC)在全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)單元中連續(xù)運(yùn)行。通過(guò)在GPS接收機(jī)單元沒(méi)有主動(dòng)獲取用于計(jì)算GPS接收機(jī)單元的位置的衛(wèi)星信息期間停止運(yùn)行所選擇部件來(lái)在GSP接收機(jī)單元中節(jié)約能量。存在于低功率時(shí)間保持電路中的K32(一般標(biāo)稱為32,768Hz)振蕩器在所選擇部件被停止運(yùn)行時(shí)精確地保持GPS時(shí)間。K32振蕩器產(chǎn)生RTC或低功率時(shí)鐘。在此，術(shù)語(yǔ)低功率時(shí)鐘和RTC可以互換使用。
公開(kāi)了一種用于確定是否RTC足夠精確以在啟動(dòng)時(shí)被使用的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)到RTC時(shí)鐘周期，諸如在電力不足期間的實(shí)際丟失。在一個(gè)實(shí)施例中，RTC時(shí)鐘振蕩器的輸出是半波整流的并且被置于在具有所計(jì)算的RC時(shí)間常數(shù)的阻容(RC)電路的輸入端上。RC電路的輸出被置于電壓比較器的一個(gè)輸入端上。參考電壓被置于該電壓比較器的另一輸入端上。如果RTC振蕩器丟失預(yù)定數(shù)量的周期，則在電壓比較器上的RC電路的輸出電壓衰減并且比較器檢測(cè)到時(shí)鐘周期的丟失，這反映在電壓比較器的輸出上。


附圖中的部件不必按比例畫(huà)出，而是將重點(diǎn)放在圖解本發(fā)明的原理上。
圖1是全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)的操作的示范性環(huán)境的方框圖；圖2是GPS接收機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖3是GPS接收機(jī)的實(shí)施例的另一方框圖；圖4是GPS接收機(jī)的實(shí)施例的再一方框圖；圖5是電力不足檢測(cè)電路的實(shí)施例的方框圖；圖6是圖解一個(gè)實(shí)施例的電力不足檢測(cè)過(guò)程的流程圖；和圖7A、7B和7C是圖解包括使用RTC時(shí)鐘信號(hào)以更新GPS時(shí)鐘信號(hào)，和確定是否所估計(jì)的GPS時(shí)間足夠精確以獲取GPS接收機(jī)的位置的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1圖解了全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)的操作的示例環(huán)境。圖1示出了GPS接收機(jī)單元100和四顆GPS衛(wèi)星102、104、106和108。每顆衛(wèi)星102、104、106和108正在向GPS接收機(jī)單元100進(jìn)行發(fā)射。衛(wèi)星102正以速度va+沿著視線(LOS)110向GPS接收機(jī)單元100移動(dòng)；衛(wèi)星104正以速度vb-沿著LOS 112離開(kāi)GPS接收機(jī)單元100；而衛(wèi)星106正以速度vc-沿著LOS 114離開(kāi)GPS接收機(jī)單元100。因此，假定載波波長(zhǎng)為λ，則來(lái)自衛(wèi)星102的發(fā)送經(jīng)歷 的正多普勒頻偏；而來(lái)自衛(wèi)星104的發(fā)送經(jīng)歷 的負(fù)多普勒頻偏；而來(lái)自衛(wèi)星106的發(fā)送經(jīng)歷 的負(fù)多普勒頻偏。
類似地，衛(wèi)星108正以速度vd-沿著LOS 116離開(kāi)GPS接收機(jī)單元100。由第四衛(wèi)星116提供的信息在某些應(yīng)用中可以被用于確定接收機(jī)的高度值中的誤差，如果該高度值預(yù)先未知的話。這四顆衛(wèi)星必須具有充分的幾何條件以便提供能夠求出緯度、經(jīng)度、高度和時(shí)間誤差的測(cè)量。當(dāng)衛(wèi)星幾何條件不好時(shí)，為了求出這四個(gè)未知量，可能需要來(lái)自多于最小量的四顆可見(jiàn)衛(wèi)星的距離測(cè)量。
圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的GPS接收機(jī)單元100的方框圖。GPS接收機(jī)單元100包括存在于RF芯片103上的在此示出的射頻(RF)功能。GPS接收機(jī)單元100還包括存在于基帶芯片105上的在此示出的基帶功能。將以在此的特定結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明執(zhí)行各種功能的各種部件，但是所公開(kāi)的本發(fā)明包括替換結(jié)構(gòu)。例如，如所示出的，基帶芯片105可以包括導(dǎo)航處理器210和存儲(chǔ)裝置220。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)航處理器和存儲(chǔ)裝置可能不在基帶芯片220上，而是可能通過(guò)例如外圍接口與基帶芯片220通信。仍在其它實(shí)施例中，所有的所示出部件和所描述功能存在于一個(gè)芯片上。
RF芯片103包括GPS振蕩器204，其是用于保持GPS時(shí)間的高精度振蕩器。下面是對(duì)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的GPS接收機(jī)單元100的一般操作的概述。下面將示出和說(shuō)明在下列概述中命名的部件。通過(guò)在GPS接收機(jī)單元沒(méi)有正在主動(dòng)獲取用于計(jì)算GPS接收機(jī)單元的位置的衛(wèi)星信息期間，使包括GPS振蕩器204的所選擇部件停止運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)在GPS接收機(jī)單元100中節(jié)約能量。存在于低功率時(shí)間保持電路中的K32(一般標(biāo)稱為32,768Hz)振蕩器在所選擇部件被關(guān)斷時(shí)精確地保持GPS時(shí)間。
GPS振蕩器204產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)(被稱為M11時(shí)鐘信號(hào))，其被用于根據(jù)從多顆衛(wèi)星檢測(cè)到的信號(hào)來(lái)精確地確定GPS時(shí)間。邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器利用空轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器(free running counter)對(duì)K32和M11時(shí)鐘信號(hào)連續(xù)地監(jiān)視，并且當(dāng)K32時(shí)鐘信號(hào)的邊緣和M11時(shí)鐘信號(hào)的邊緣在預(yù)定的小容許誤差的范圍之內(nèi)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，鎖存K32和M11計(jì)數(shù)器值。由于GPS定時(shí)發(fā)生器產(chǎn)生由M11時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的T20時(shí)間點(diǎn)(T20 epoch)，空轉(zhuǎn)M11計(jì)數(shù)器也可以在T20時(shí)間點(diǎn)被鎖存以建立在該計(jì)數(shù)器和該T20時(shí)間點(diǎn)之間的關(guān)系。因此，GPS接收機(jī)單元100能夠?qū)32時(shí)鐘信號(hào)和GPS M11時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)和速率與T20定時(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。相關(guān)聯(lián)的K32時(shí)鐘信號(hào)、GPS M11時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)和速率與T20時(shí)間點(diǎn)被提供到導(dǎo)航處理器210以便計(jì)算在T20時(shí)間點(diǎn)的GPS時(shí)間的足夠精確的估計(jì)值以使得能夠確定在所獲得的衛(wèi)星PN碼信號(hào)的信號(hào)結(jié)構(gòu)中的PN碼周期。
在GPS接收機(jī)單元的操作期間，在各個(gè)操作溫度上檢測(cè)本地GPS振蕩器和K32振蕩器的頻率以便為兩個(gè)振蕩器定義溫度/頻率。用于兩個(gè)溫度/頻率表的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器中。
包括GPS振蕩器的存在于GPS接收機(jī)單元上的所選擇部件然后被停止運(yùn)轉(zhuǎn)(使無(wú)效)以節(jié)約能量。低功率時(shí)間保持電路保持接通。周期地，在預(yù)定的時(shí)間段之后，系統(tǒng)響應(yīng)于由報(bào)警單元所產(chǎn)生的喚醒命令而被加電。根據(jù)K32振蕩器的實(shí)際操作溫度和來(lái)自K32時(shí)鐘的溫度/頻率表的數(shù)據(jù)來(lái)重新校準(zhǔn)來(lái)自低功率時(shí)間保持電路的K32時(shí)鐘信號(hào)。因而，K32時(shí)鐘速率被周期地更新以更加精確地跟蹤GPS時(shí)間。
在時(shí)間中的特定點(diǎn)，根據(jù)特定系統(tǒng)應(yīng)用的要求來(lái)執(zhí)行導(dǎo)航更新。被周期性地重新校準(zhǔn)的K32時(shí)鐘信號(hào)和來(lái)自GPS時(shí)鐘的溫度/頻率表的數(shù)據(jù)被用于設(shè)置M11時(shí)鐘信號(hào)的速率和GPS時(shí)間。然后估計(jì)GPS衛(wèi)星的位置以便可以從所接收的衛(wèi)星信號(hào)迅速地確定實(shí)際的GPS時(shí)間。一旦從所檢測(cè)的衛(wèi)星信號(hào)確定精確的GPS時(shí)間，則如上所述，在T20時(shí)間點(diǎn)，M11和K32信號(hào)被一起鎖存并且與實(shí)際GPS時(shí)間相關(guān)聯(lián)以進(jìn)一步改進(jìn)和更新它們的溫度校準(zhǔn)表。所選擇的部件然后被再次停止運(yùn)行以節(jié)約能量。
上述過(guò)程按照需要而被重復(fù)以便由低功率時(shí)間保持電路維持精確的GPS時(shí)間。當(dāng)GPS接收機(jī)單元的用戶請(qǐng)求位置信息時(shí)，GPS接收機(jī)單元更迅速地從GPS衛(wèi)星確定位置，這是因?yàn)楦鶕?jù)更精確的時(shí)間保持、以高精確度估計(jì)了GPS衛(wèi)星位置和距離。也就是說(shuō)，避免了用于通過(guò)使用傳統(tǒng)過(guò)程來(lái)檢測(cè)子幀數(shù)據(jù)和確定子幀定時(shí)以將GPS時(shí)間設(shè)置得足夠精確以估計(jì)與GPS衛(wèi)星的距離的功率消耗和時(shí)間消耗過(guò)程。
再次參考圖2，RF芯片103和基帶芯片105通過(guò)系統(tǒng)接口109通信。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)接口109是串行外圍(SPI)接口，而在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)接口可以是任何合適的消息收發(fā)方案。RF芯片103通過(guò)天線107從可見(jiàn)的衛(wèi)星接收信號(hào)。衛(wèi)星信號(hào)被采樣并且在SIGN/MAG線上作為串行流被發(fā)送到導(dǎo)航處理器?；鶐酒?05和其部件利用從GPS振蕩器晶體產(chǎn)生的、并且一般具有為F0的倍數(shù)的頻率的ACQCLK信號(hào)來(lái)工作。如所示出的，各種其它信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)接口被交換。加電(PWRUP)信號(hào)被發(fā)送到RF芯片103以對(duì)在獲取和導(dǎo)航之前的斷電的RF芯片103的部件加電。SPI_CLK信號(hào)被從基帶芯片105發(fā)送到RF芯片103，以用于同步。數(shù)據(jù)線SPI_DI和SPI_DO來(lái)回?cái)y載數(shù)據(jù)。芯片使能信號(hào)(RFRST)在RFRST線上被發(fā)送到RF芯片103，而復(fù)位信號(hào)(SRESET_N)在RFRST線上被發(fā)送到基帶芯片105。在其它實(shí)施例中，使用各種不同的協(xié)議來(lái)在RF芯片103和基帶芯片105之間交換信息。
圖3是圖解GPS接收機(jī)單元100的所選擇部件的方框圖，包括低功率時(shí)間保持電路200。GPS接收機(jī)單元100至少包括無(wú)線電裝置202、本地GPS振蕩器204、溫度傳感器206、多個(gè)GPS信號(hào)處理器信道208(1到N)、導(dǎo)航處理器210、匹配濾波器212、A/D轉(zhuǎn)換器214、本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216、邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218、存儲(chǔ)器220和低功率時(shí)間保持電路200。存儲(chǔ)器220還包括喚醒報(bào)警邏輯222和用于GPS時(shí)鐘和低功率時(shí)間保持電路的溫度/頻率誤差表224的所分配部分。圖3一般限于圖解那些與本發(fā)明的操作和功能相關(guān)的部件。在GPS接收機(jī)單元100中包括未示出的其它部件。由于對(duì)其操作和功能的討論對(duì)于本公開(kāi)來(lái)說(shuō)不是必須的，因此省略這些部件。
無(wú)線電裝置202檢測(cè)來(lái)自例如但不限于圖1的衛(wèi)星102、104、106和108的多顆衛(wèi)星的多個(gè)GPS信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線電裝置202選擇GPS L1頻帶(1575.42MHz)。然而，其它實(shí)施例可以選擇其它合適的信號(hào)。無(wú)線電裝置202也經(jīng)由連接206從本地GPS振蕩器204接收定時(shí)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，定時(shí)信號(hào)是由存在于本地GPS振蕩器204中的晶體(未示出)產(chǎn)生的，并且被稱為M11時(shí)鐘信號(hào)，所述本地GPS振蕩器204大致在10.949兆赫茲(MHz)振蕩。其它實(shí)施例可以在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的操作和功能的情況下，采用在不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)上操作的本地GPS振蕩器。
所接收的GPS信號(hào)和M11定時(shí)信號(hào)被提供給多個(gè)GPS信號(hào)處理器208和匹配濾波器212。所述多個(gè)GPS信號(hào)處理器208的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于特定的信號(hào)信道。圖3指示存在N個(gè)GPS信號(hào)處理器。例如，GPS接收機(jī)單元100的一個(gè)例證性實(shí)施例可以采用被配置成并行處理12個(gè)信號(hào)信道的12個(gè)GPS信號(hào)處理器(N＝12)。
信號(hào)處理器208和匹配濾波器212經(jīng)由連接230從導(dǎo)航處理器210接收一序列的預(yù)定位命令，所述預(yù)定位命令指示每一信號(hào)處理器將要搜索的特定GPS PN碼。由導(dǎo)航處理器210提供的信息也可以包括多普勒校正值、GPS振蕩器誤差校正值、PN碼相位信息和/或有關(guān)輸入衛(wèi)星信號(hào)的其它相關(guān)信息。
在一個(gè)實(shí)施例中，匹配濾波器212確定所檢測(cè)信號(hào)的當(dāng)前PN碼相位并且將該信息提供給信號(hào)處理器208以使得信號(hào)處理器信道能夠更快地獲取該信號(hào)。當(dāng)信號(hào)處理器208之一檢測(cè)在信道上的信號(hào)以致于PN碼、碼相位和頻率校正值與輸入GPS信號(hào)之一的PN碼、碼相位和頻率校正值匹配時(shí)，GPS信號(hào)處理器和該輸入衛(wèi)星信號(hào)同步并且跟蹤該衛(wèi)星信號(hào)。另一實(shí)施例僅僅采用匹配濾波器212以確定位置(雖然由于匹配濾波器212在時(shí)間中的一點(diǎn)上確定信號(hào)的當(dāng)前碼相位并且不連續(xù)跟蹤它，所以具有較低的精確度)。匹配濾波器的當(dāng)前實(shí)施例也允許對(duì)使得能夠連續(xù)、精確地跟蹤所有的所獲得衛(wèi)星信號(hào)的匹配濾波器的快速?gòu)?fù)用。
匹配濾波器212和/或GPS信號(hào)處理器208分別經(jīng)由連接234和/或232向?qū)Ш教幚砥?10提供關(guān)于所獲得信號(hào)的碼相位信息。導(dǎo)航處理器210然后在由匹配濾波器212和/或GPS信號(hào)處理器208已經(jīng)提供了來(lái)自至少四個(gè)GPS衛(wèi)星信號(hào)的充足的信息之后，計(jì)算GPS接收機(jī)單元100的位置。該位置信息然后被輸出到接口系統(tǒng)(未示出)以便用戶可以了解GPS接收機(jī)單元100的位置。
本地GPS振蕩器204提供具有預(yù)定義的振蕩頻率的信號(hào)。例如，但是不限于，存在于本地GPS振蕩器204的一個(gè)實(shí)施例中的晶體(未示出)的振蕩頻率被配置成等于10.949296.875兆赫茲(MHz)。這里，振蕩器頻率的精確標(biāo)稱值等于137F0/128。F0是等于10.23MHz的GPS系統(tǒng)的基本參數(shù)。所接收的GPS信號(hào)的GPS L1頻率是154F0。在商用系統(tǒng)中使用的清除/獲取GPS PN碼的碼片速率s是F0/10。GPS振蕩器204的一個(gè)實(shí)施例被稱為輸出M11時(shí)鐘信號(hào)，其中術(shù)語(yǔ)“M11”對(duì)應(yīng)于10.949296.875MHz的137F0/128頻率。包括軍用接收機(jī)所使用的頻率和代碼的GPS系統(tǒng)的其它信號(hào)也與F0相關(guān)。
本地GPS振蕩器204經(jīng)由連接234向本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216提供M11時(shí)鐘信號(hào)。本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216從M11時(shí)鐘信號(hào)得出多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。這些時(shí)鐘對(duì)應(yīng)于本地GPS時(shí)基(time-base)。在特定關(guān)注點(diǎn)之中，所述多個(gè)時(shí)鐘之一被稱為本地定時(shí)時(shí)間點(diǎn)(timing epoch)，T20時(shí)鐘。所述T20時(shí)鐘的名稱來(lái)源于下列事實(shí)它是在時(shí)鐘報(bào)時(shí)信號(hào)(clock tick)之間的20ms。在GPS信號(hào)處理器208和匹配濾波器212中測(cè)量的許多碼相位參照公共的T20時(shí)間點(diǎn)。所選擇的由本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)在連接236上被提供給GPS信號(hào)處理器208和匹配濾波器212。
在下面詳細(xì)描述的低功率時(shí)間保持電路200通過(guò)連接252向邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218提供時(shí)鐘信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)速率由基本上在32.768千赫茲(kHz)振蕩的晶體來(lái)提供并且被稱為K32時(shí)鐘信號(hào)。而且，低功率時(shí)間保持電路200向?qū)Ш教幚砥?10提供信息(未示出連接)。一般，由低功率時(shí)間保持電路200提供給導(dǎo)航處理器210的信息是在T20時(shí)間點(diǎn)上的GPS時(shí)間的估計(jì)。其它實(shí)施例在實(shí)際上不脫離本發(fā)明的操作和功能的情況下可以采用不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)。
下面參照?qǐng)D5和6更詳細(xì)說(shuō)明的電力不足檢測(cè)電路235檢測(cè)RTC時(shí)鐘周期的丟失。電力不足檢測(cè)電路235檢測(cè)其中RTC時(shí)鐘周期的丟失已經(jīng)使得RTC過(guò)于不精確以致于在啟動(dòng)時(shí)不能使用并且相應(yīng)地通知導(dǎo)航處理器的情形，如在下面所詳細(xì)描述的。
邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218(通過(guò)連接244)向本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216、(通過(guò)連接246)向匹配濾波器212以及(通過(guò)連接248)向低功率時(shí)間保持電路200提供輸入。為了便于說(shuō)明，連接244、246和248被圖解為分開(kāi)的連接。但是，這些連接的一個(gè)或多個(gè)可以被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)連接。邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218還通過(guò)連接250向?qū)Ш教幚砥?10提供信息。邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218連續(xù)地計(jì)數(shù)和監(jiān)視K32和M11時(shí)鐘信號(hào)，并且當(dāng)K32時(shí)鐘信號(hào)的邊緣和M11信號(hào)的邊緣在預(yù)定的小容許誤差之內(nèi)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，鎖存K32和M11計(jì)數(shù)器值。在鎖存時(shí)，邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218向本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216提供信號(hào)以便當(dāng)前T20時(shí)鐘計(jì)數(shù)被鎖存以將K32和M11計(jì)數(shù)與T20時(shí)間點(diǎn)相聯(lián)系。以相同的方式，邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218通過(guò)連接248向低功率時(shí)間保持電路200提供信號(hào)，這使得當(dāng)前低功率時(shí)間保持電路200估計(jì)要被鎖存的GPS時(shí)間。因而，GPS接收機(jī)單元100能夠?qū)32時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)和速率、GPS M11時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)和速率與T20時(shí)間點(diǎn)和當(dāng)前低功率時(shí)間保持電路200的GPS時(shí)間相關(guān)聯(lián)。當(dāng)相關(guān)聯(lián)的K32時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)和速率、GPS M11時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)和速率以及低功率時(shí)間保持電路200的GPS時(shí)間和T20時(shí)間點(diǎn)計(jì)數(shù)被提供到導(dǎo)航處理器210時(shí)，可以計(jì)算在T20時(shí)間點(diǎn)的低功率時(shí)間保持電路200的GPS時(shí)間的估計(jì)值，并且可以從在邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218中的兩個(gè)時(shí)鐘的計(jì)數(shù)比值來(lái)估計(jì)這兩個(gè)時(shí)鐘的相對(duì)速率。為了估計(jì)相對(duì)時(shí)鐘頻率，計(jì)算來(lái)自連續(xù)的邊緣對(duì)準(zhǔn)事件的兩組計(jì)數(shù)器值的差值并且得到這些差值的比。
注意所有時(shí)鐘的速率和定時(shí)相位可以被精確地關(guān)聯(lián)。EARC空轉(zhuǎn)M11計(jì)數(shù)器和T20時(shí)間點(diǎn)發(fā)生器都由M11時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)。因此，在T20時(shí)間點(diǎn)鎖存M11計(jì)數(shù)器將該計(jì)數(shù)器值和T20時(shí)間點(diǎn)相關(guān)聯(lián)起來(lái)。RTC時(shí)間和EARC空轉(zhuǎn)K32計(jì)數(shù)器兩者都由K32時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)。因此，在RTC報(bào)警事件時(shí)鎖存K32計(jì)數(shù)器將該計(jì)數(shù)器值和RTC時(shí)間相關(guān)聯(lián)。RTC具有報(bào)警電路，所述報(bào)警電路在期望的RTC時(shí)間產(chǎn)生用作鎖存信號(hào)的脈沖。在邊緣對(duì)準(zhǔn)事件時(shí)使用EARC對(duì)空轉(zhuǎn)K32和M11計(jì)數(shù)器進(jìn)行鎖存將K32和M11計(jì)數(shù)器值相關(guān)聯(lián)。計(jì)算來(lái)自兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)事件的相應(yīng)K32和M11計(jì)數(shù)器值的差值使得K32和M11時(shí)鐘速率的比值相關(guān)聯(lián)。最終，當(dāng)GPS信號(hào)正在被跟蹤時(shí)，對(duì)GPS求解的計(jì)算在T20時(shí)間點(diǎn)提供了精確的GPS時(shí)間，并且T20時(shí)間點(diǎn)的速率與GPS時(shí)間相關(guān)。因此，K32和M11時(shí)鐘速率可以與GPS時(shí)鐘速率相關(guān)，而RTC和T20時(shí)間點(diǎn)時(shí)間可以與GPS時(shí)間相關(guān)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解GPS接收機(jī)單元100的上述操作被認(rèn)為是GPS接收機(jī)單元的實(shí)施例所使用的一個(gè)系統(tǒng)的一般描述。由于某些部件可能不一定與本發(fā)明有關(guān)時(shí)，所以并不描述或圖解所有的GPS接收機(jī)單元部件。因而，對(duì)上述存在于GPS接收機(jī)單元100中的部件的描述一般限于將這些部件的操作和功能描述到理解本發(fā)明所需的程度。而且，采用本發(fā)明的GPS接收機(jī)單元或其它處理器系統(tǒng)可以具有以與圖3中所示不同的順序和方式連接的、圖3中所示的部件，或可以不包含圖3中所示的所有部件，或可以包括以某種方式與圖3中所示的部件連接的其它部件。在利用本發(fā)明的GPS接收機(jī)單元或處理器系統(tǒng)中的任何這樣的變化被認(rèn)為是落在本公開(kāi)的范圍之內(nèi)并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
溫度傳感器206通過(guò)連接238來(lái)檢測(cè)本地GPS振蕩器204的操作溫度。所感測(cè)的溫度信息然后在連接240上被提供到A/D轉(zhuǎn)換器214。A/D轉(zhuǎn)換器214將所感測(cè)的操作溫度信息轉(zhuǎn)換成合適的格式并且將該信息通過(guò)連接242提供給導(dǎo)航處理器210。溫度傳感器206和A/D轉(zhuǎn)換器214可利用在檢測(cè)溫度的技術(shù)領(lǐng)域中所采用的眾所周知的部件和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢岳迷诟袦y(cè)溫度的技術(shù)領(lǐng)域中通常所采用的任何類型的電子、固態(tài)和/或固件類型的溫度傳感器或裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)由溫度傳感器206和/或A/D轉(zhuǎn)換器214執(zhí)行的溫度感測(cè)功能。在本發(fā)明中所采用的這種溫度傳感器可以通過(guò)使用在感測(cè)溫度的技術(shù)領(lǐng)域中通常所采用的部件和技術(shù)的軟件和固件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了達(dá)到理解本發(fā)明的操作和功能所需的程度之外，沒(méi)有對(duì)溫度傳感器206和A/D轉(zhuǎn)換器214，包括它們各自的部件的詳細(xì)操作進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在基本上不脫離本發(fā)明的操作和功能的情況下，溫度傳感器206和A/D轉(zhuǎn)換器214可以利用各種眾所周知的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
導(dǎo)航處理器210處理所接收的溫度信息以便確定由本地GPS振蕩器204的操作溫度導(dǎo)致的在GPS振蕩器信號(hào)中的頻率誤差。確定這個(gè)頻率誤差的一個(gè)例證性過(guò)程采用具有針對(duì)操作溫度范圍的溫度和頻率誤差信息的表。在一個(gè)實(shí)施例中，GPS時(shí)鐘的溫度/頻率誤差表224存在于非易失性存儲(chǔ)器220中。最初，頻率/溫度誤差算法(諸如作為典型振蕩器晶體的溫度的函數(shù)的頻率誤差的多項(xiàng)式表達(dá))被采用來(lái)近似溫度相關(guān)的頻率誤差。當(dāng)GPS接收機(jī)單元100隨時(shí)間而操作時(shí)，用于GPS時(shí)鐘數(shù)據(jù)的溫度/頻率誤差表224的部分被填充有本地GPS振蕩器204的特定操作溫度上的更加精確的頻率誤差信息，所述信息基于在各個(gè)操作溫度上的距離變化率測(cè)量和基于GPS衛(wèi)星距離的頻率誤差測(cè)量。對(duì)GPS導(dǎo)航方程的求解使得能夠確定接收機(jī)空間速率和本地振蕩器頻率誤差(GPS時(shí)間誤差的變化率)，以及空間位置和GPS時(shí)間誤差。如此確定的振蕩器頻率誤差與當(dāng)前振蕩器溫度成為一對(duì)以作為在溫度/頻率誤差表224中的新更新點(diǎn)。
在進(jìn)入導(dǎo)航模式之前，接收機(jī)利用溫度/頻率誤差表224以幫助衛(wèi)星探測(cè)過(guò)程。一旦接收到當(dāng)前操作溫度，導(dǎo)航處理器210查找存在于溫度/頻率誤差表224中的GPS時(shí)鐘的表信息。本地GPS振蕩器204的實(shí)際操作溫度與在溫度/頻率誤差表224中的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)以估計(jì)在由本地GPS振蕩器204產(chǎn)生的信號(hào)中的頻率誤差。該GPS時(shí)鐘頻率誤差信息通過(guò)連接230被提供給GPS信號(hào)處理器208和匹配濾波器212。此外，當(dāng)溫度/頻率誤差表224僅僅被部分地填充并且沒(méi)有包含足夠的用于精確的當(dāng)前操作溫度的數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用頻率/溫度誤差歸納或插值算法來(lái)估計(jì)由本地GPS振蕩器204的操作溫度引起的在GPS振蕩器信號(hào)中的誤差。該算法使用在該表中最接近于當(dāng)前操作溫度的溫度上的點(diǎn)以及使用的這種類型GPS時(shí)鐘振蕩器晶體的標(biāo)稱溫度對(duì)頻率的曲線的形狀。
圖4是圖解GPS接收機(jī)單元100的附加細(xì)節(jié)的方框圖。低功率時(shí)間保持電路200還至少包括K32振蕩器302、信號(hào)鎖存器304、溫度傳感器308和低功率時(shí)鐘或?qū)崟r(shí)鐘(RTC)306。
K32振蕩器302經(jīng)由連接310輸出RTC時(shí)鐘信號(hào)，所述時(shí)鐘信號(hào)也被稱為K32時(shí)鐘信號(hào)，具有基本上等于32.768kHz的頻率。由于K32振蕩器302提供具有32768赫茲的時(shí)間分辨率的K32時(shí)鐘信號(hào)(其大約等于30毫秒)，所以K32振蕩器302提供具有正好在單個(gè)PN碼周期的±0.5ms分辨率之內(nèi)的頻率的時(shí)鐘信號(hào)。
RTC時(shí)鐘信號(hào)在連接310上被發(fā)送到電力不足檢測(cè)電路235。將在后面詳細(xì)說(shuō)明電力不足檢測(cè)電路235。
K32振蕩器302向在低功率時(shí)鐘306中的計(jì)數(shù)器和邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218提供其輸出(K32時(shí)鐘信號(hào))。當(dāng)邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218確定K32時(shí)鐘信號(hào)的邊緣和M11信號(hào)的邊緣在預(yù)定的小容許誤差之內(nèi)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，經(jīng)由連接248向信號(hào)鎖存器304提供鎖存信號(hào)。當(dāng)經(jīng)由連接248接收到邊緣對(duì)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，在信號(hào)鎖存器304中鎖存低功率時(shí)鐘計(jì)算器306的當(dāng)前值。在信號(hào)鎖存器304中的鎖存值經(jīng)由連接314被提供給導(dǎo)航處理器210。在連接316上的信號(hào)因而是低功率時(shí)鐘信號(hào)或RTC時(shí)鐘信號(hào)。邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218向?qū)Ш教幚砥?10提供在對(duì)準(zhǔn)事件時(shí)間點(diǎn)的在邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器中的M11和K32計(jì)數(shù)器的所鎖存的值。因?yàn)門(mén)20時(shí)間點(diǎn)可以被直接和GPS振蕩器M11時(shí)鐘(未示出)相關(guān)，所以在邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218中的M11計(jì)數(shù)器值可以與在低功率時(shí)鐘306中的K32計(jì)數(shù)器值相關(guān)作為特定數(shù)量的整數(shù)的M11時(shí)鐘報(bào)時(shí)信號(hào)的偏移。由于在K32和M11時(shí)鐘邊緣在小的誤差(忽略不計(jì))窗口中對(duì)準(zhǔn)時(shí)計(jì)數(shù)器值全部被獲取，所以時(shí)鐘報(bào)時(shí)信號(hào)的數(shù)量是整數(shù)(沒(méi)有小數(shù)時(shí)鐘報(bào)時(shí)信號(hào)分量)，由于低功率時(shí)鐘306已經(jīng)被精密地校準(zhǔn)至GPS系統(tǒng)時(shí)間的時(shí)間和速率。所以知道在本地GPS時(shí)間線中的低功率時(shí)鐘306的值和與特定T20時(shí)間點(diǎn)的偏移使得低功率時(shí)間保持電路200的GPS時(shí)間可被準(zhǔn)確地傳遞到T20時(shí)間點(diǎn)。由于所有GPS的測(cè)量信號(hào)處理與T20時(shí)間點(diǎn)有關(guān)，因此現(xiàn)在可以使得這些測(cè)量與精確的本地GPS時(shí)間估計(jì)相關(guān)。
K32振蕩器302和低功率時(shí)鐘306是相對(duì)的、非常低的功耗的裝置，特別是在與存在于GPS接收機(jī)單元100中的所選擇的部件相比時(shí)，其中所選擇的部件以下述方式被斷電。而且，K32振蕩器302和低功率時(shí)鐘306是商業(yè)可得到和相對(duì)便宜的。另外，并且優(yōu)選的，K32振蕩器302和低功率時(shí)鐘306可以被集成到GPS裝置100中以提供更加低成本的、較小尺寸的和更加精確的時(shí)間傳遞性能。
如圖4中所圖解的，溫度傳感器308通過(guò)連接318檢測(cè)K32振蕩器302的操作溫度。所感測(cè)的溫度信息然后通過(guò)連接320被提供給A/D轉(zhuǎn)換器214。A/D轉(zhuǎn)換器214將所感測(cè)的溫度信息轉(zhuǎn)換成合適的格式并且將該K32操作溫度信息通過(guò)連接242提供給導(dǎo)航處理器210。溫度傳感器308可以通過(guò)使用在檢測(cè)溫度的技術(shù)領(lǐng)域中采用的眾所周知的部件和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由溫度傳感器308執(zhí)行的溫度感測(cè)功能可以利用在感測(cè)溫度的技術(shù)領(lǐng)域中所通常采用的任何類型的電子、固態(tài)或固件類型的溫度傳感器或裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明中采用的這樣的溫度傳感器308可以通過(guò)使用在感測(cè)溫度的技術(shù)領(lǐng)域中所通常采用的部件和技術(shù)的軟件和固件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了達(dá)到理解本發(fā)明的操作和功能所需要的程度之外，不對(duì)溫度傳感器308的詳細(xì)操作進(jìn)行詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在基本上不脫離本發(fā)明的功能和操作的情況下，溫度傳感器308可以使用各種眾所周知的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。任何這樣的被采用作為本發(fā)明的一部分的溫度傳感器308的實(shí)施例被認(rèn)為落在本公開(kāi)的范圍中，并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
被包含在存儲(chǔ)器220中的溫度/頻率誤差表224的一部分被用于存儲(chǔ)K32振蕩器302的溫度/頻率數(shù)據(jù)。導(dǎo)航處理器210根據(jù)K32振蕩器302的當(dāng)前操作溫度來(lái)計(jì)算與來(lái)自K32振蕩器302的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的頻率誤差，非常類似于上述的本地GPS振蕩器204的頻率誤差。當(dāng)GPS接收機(jī)單元100隨時(shí)間操作時(shí)，溫度/頻率誤差表224被填充有在K32振蕩器302的特定操作溫度上的頻率誤差的更加精確的信息，所述信息基于在各個(gè)操作溫度上的頻率誤差的測(cè)量。和M11 GPS振蕩器的情況不同，導(dǎo)航處理器210不具有測(cè)量在K32振蕩器中的誤差的直接裝置。但是，在導(dǎo)航時(shí)，導(dǎo)航處理器210可以精確地估計(jì)在來(lái)自GPS振蕩器302中的M11信號(hào)中的誤差，并且然后使用邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218在具有與T20時(shí)間點(diǎn)的接近整數(shù)數(shù)量的M11報(bào)時(shí)信號(hào)的已知偏移的K32報(bào)時(shí)信號(hào)上將根據(jù)T20時(shí)間點(diǎn)的GPS時(shí)間傳遞給低功率時(shí)鐘值。由于GPS距離測(cè)量相關(guān)于T20時(shí)間點(diǎn)而產(chǎn)生，所以T20時(shí)間點(diǎn)具有在根據(jù)GPS測(cè)量而獲得導(dǎo)航解時(shí)已知的準(zhǔn)確地GPS時(shí)間誤差。在導(dǎo)航期間將T20時(shí)間點(diǎn)的GPS時(shí)間的精度傳遞給低功率時(shí)鐘306校準(zhǔn)了在當(dāng)前的K32振蕩器302的溫度處的K32時(shí)鐘信號(hào)。
另外，當(dāng)溫度/頻率誤差表224中的K32振蕩器302的數(shù)據(jù)僅僅被部分地填充時(shí)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例采用溫度/頻率誤差算法，諸如作為典型的K32振蕩器晶體302的溫度的函數(shù)的頻率誤差的多項(xiàng)式表達(dá)，以根據(jù)歸納或插值從最接近的溫度值或具有有效表值的值來(lái)近似K32時(shí)鐘信號(hào)的溫度相關(guān)的頻率誤差。這樣的算法數(shù)學(xué)地將頻率誤差和操作溫度相關(guān)聯(lián)。
為了節(jié)約能量，許多GPS接收機(jī)單元100的部件和GPS裝置的其它部件被斷電。在稱為睡眠時(shí)段或睡眠模式的部件被關(guān)斷以節(jié)約能量的時(shí)段期間，本發(fā)明精確地保持對(duì)GPS時(shí)間的跟蹤，如下所述。因而，當(dāng)GPS接收機(jī)單元100離開(kāi)睡眠模式時(shí)，例如響應(yīng)于“喚醒事件”或響應(yīng)于指示要被確定的位置的其它信號(hào)，GPS時(shí)間被精確地維持從而需要最小時(shí)間量來(lái)跟蹤GPS衛(wèi)星以確定GPS接收機(jī)單元100的位置。
例如，但不限于，本地GPS振蕩器204、無(wú)線電裝置202、本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216和/或GPS信號(hào)處理器208可能已經(jīng)被導(dǎo)航處理器210斷電以節(jié)約能量。當(dāng)不要求所選擇的部件主動(dòng)地處理輸入GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，對(duì)所選擇的部件斷電，減少了GPS接收機(jī)單元100的整個(gè)能量消耗，從而延長(zhǎng)了在便攜GPS接收機(jī)單元100中的有限的電源壽命。通常，選擇在操作期間消耗相對(duì)大量能量的部件以斷電。可以理解，GPS接收機(jī)單元100的設(shè)計(jì)者在斷電過(guò)程期間選擇要被關(guān)斷的部件。由于在GPS接收機(jī)單元100中存在大量可以被斷電的部件，它們中的許多部件沒(méi)有被描述，所以本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以被斷電的部件的詳細(xì)描述和清單太多以致于不能詳細(xì)地列出和描述。根據(jù)本發(fā)明的被斷電的部件的任何這樣的組合被認(rèn)為是落在本公開(kāi)的范圍之內(nèi)并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
在傳統(tǒng)GPS接收機(jī)中對(duì)所選擇部件斷電導(dǎo)致GPS衛(wèi)星信號(hào)跟蹤的丟失。當(dāng)這種傳統(tǒng)GPS接收機(jī)在丟失GPS衛(wèi)星信號(hào)之后加電時(shí)，通過(guò)使用那些信號(hào)來(lái)重新獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)和/或建立對(duì)于導(dǎo)航足夠精確的GPS時(shí)間需要幾秒。在傳統(tǒng)GPS接收機(jī)中的衛(wèi)星信號(hào)和時(shí)間的重新獲得所需要的時(shí)間導(dǎo)致相應(yīng)的功率使用。因此，在睡眠時(shí)段期間精確地維持GPS時(shí)間的低功率時(shí)間保持電路200使得GPS接收機(jī)單元100能夠更迅速地重新獲得GPS衛(wèi)星信號(hào)，由此節(jié)約能量資源。
周期地將喚醒命令提供給GPS接收機(jī)單元100。在周期的喚醒命令之間的時(shí)間根據(jù)其中已實(shí)現(xiàn)低功率時(shí)間保持電路200的GPS接收機(jī)單元100的特定結(jié)構(gòu)或應(yīng)用來(lái)確定。選擇在喚醒命令之間的時(shí)間以便在斷電時(shí)段之后由導(dǎo)航處理器210估計(jì)的本地復(fù)制PN碼相位和輸入的PN碼之間累積的時(shí)間誤差小于或等于輸入的GPS衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際PN碼相位的±0.5ms。在由導(dǎo)航處理器210估計(jì)的PN碼超過(guò)±0.5ms的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，導(dǎo)航處理器210啟動(dòng)傳統(tǒng)過(guò)程以獲取GPS衛(wèi)星信息。典型地，接收機(jī)100必須估計(jì)可能的誤差累積和相應(yīng)地選擇校正算法。由于該選擇的算法可能過(guò)于優(yōu)化(使用快速獲取而不是傳統(tǒng)獲取)，導(dǎo)航處理器210必須通過(guò)比較得到的位置和時(shí)間誤差解和先驗(yàn)假設(shè)值來(lái)驗(yàn)證時(shí)間精度假設(shè)。如果組合的時(shí)間和時(shí)間等效位置誤差實(shí)際超過(guò)±0.5ms，則由于可識(shí)別的大誤差，所得到的解將一般不同于先驗(yàn)值。如果誤差不大于±0.5ms，則GPS時(shí)間已經(jīng)由低功率時(shí)間保持電路200以足夠的精度維持。
報(bào)警單元324執(zhí)行實(shí)現(xiàn)周期性喚醒命令的功能(也被稱為周期性導(dǎo)航更新)。報(bào)警單元324至少包括報(bào)警寄存器326和比較器238。在一個(gè)實(shí)施例中，在斷電之前，導(dǎo)航處理器210運(yùn)行喚醒報(bào)警邏輯222以定義報(bào)警單元324將喚醒GSP接收機(jī)單元100的周期時(shí)間。在另一實(shí)施例中，預(yù)定義該時(shí)間周期。
通過(guò)連接330，在發(fā)出喚醒命令時(shí)定義的這些周期被提供給報(bào)警寄存器326。在一個(gè)實(shí)施例中，以GPS時(shí)間單位(TOW和周數(shù))來(lái)定義時(shí)間周期。在另一實(shí)施例中，諸如實(shí)時(shí)間之類的其它合適時(shí)間周期被用于定義時(shí)間周期。
一旦GPS接收機(jī)單元100被置于睡眠模式中，則報(bào)警單元324監(jiān)視由(在睡眠模式期間不停止運(yùn)行的)低功率時(shí)鐘306提供的K32時(shí)鐘信號(hào)以確定當(dāng)前睡眠模式時(shí)間。比較器328比較當(dāng)前睡眠模式時(shí)間和報(bào)警單元324將喚醒GPS接收機(jī)單元100的周期時(shí)間。當(dāng)當(dāng)前睡眠模式時(shí)間和周期時(shí)間匹配時(shí)，報(bào)警單元324產(chǎn)生周期性喚醒命令。該周期性喚醒命令啟動(dòng)對(duì)在睡眠時(shí)段期間被斷電的部件的加電。
在一個(gè)實(shí)施例中，周期性喚醒命令通過(guò)使用特定用途的、專門(mén)的硬件來(lái)啟動(dòng)加電。例如，喚醒命令致動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電源開(kāi)關(guān)以便對(duì)在睡眠時(shí)段期間被斷電的部件提供能量。在另一實(shí)施例中，喚醒命令被提供給導(dǎo)航處理器210以便運(yùn)行喚醒報(bào)警邏輯22以喚醒在睡眠時(shí)段期間被斷電的部件。
報(bào)警單元324和其相關(guān)部件可以通過(guò)使用在產(chǎn)生喚醒命令的技術(shù)領(lǐng)域中采用的眾所周知的部件和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了達(dá)到理解本發(fā)明的操作和功能所需要的程度之外，不對(duì)報(bào)警單元324及其相關(guān)部件的詳細(xì)操作進(jìn)行詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在基本上不脫離本發(fā)明的功能和操作的情況下，可以通過(guò)使用眾所周知的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警單元324及其相關(guān)部件。被采用作為本發(fā)明的一部分的報(bào)警單元324及其相關(guān)部件的任何這樣的實(shí)施例被認(rèn)為是落在本公開(kāi)的范圍中并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
替代實(shí)施例可以采用其它用于執(zhí)行斷電和加電功能的合適處理器(未示出)。這樣的處理器及其相關(guān)部件在睡眠時(shí)段期間將不被斷電。這樣的替換處理器將被配置成產(chǎn)生周期性喚醒命令。該處理器可以是存在于GPS接收機(jī)單元100中的另一系統(tǒng)的部件(在圖3和4中未示出)，或存在于GPS接收機(jī)單元100中的單獨(dú)的專用處理器。在GPS接收機(jī)單元100中實(shí)現(xiàn)的用于執(zhí)行產(chǎn)生周期性喚醒命令的功能的任何這樣的替換實(shí)施例被認(rèn)為是落在本公開(kāi)的范圍之內(nèi)并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
而且，一旦接收到手動(dòng)起始的、對(duì)應(yīng)于位置詢問(wèn)的喚醒命令，用戶可以指示GPS接收機(jī)單元100對(duì)部件加電。例如，當(dāng)GPS接收機(jī)單元100的用戶想要被告知GPS接收機(jī)單元100的當(dāng)前位置時(shí)，該用戶啟動(dòng)手動(dòng)喚醒命令。對(duì)用戶提供合適的裝置以對(duì)GPS接收機(jī)單元100詢問(wèn)。用于手動(dòng)啟動(dòng)喚醒命令的裝置可以通過(guò)使用在激活裝置的技術(shù)領(lǐng)域中所采用的眾所周知的部件和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了達(dá)到對(duì)本發(fā)明的操作和功能理解所需要的程度之外，不對(duì)手動(dòng)啟動(dòng)喚醒命令的裝置的詳細(xì)操作進(jìn)行詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到在基本上不脫離本發(fā)明的功能和操作的情況下，可以通過(guò)使用眾所周知的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)用于手動(dòng)啟動(dòng)喚醒命令的裝置。被采用來(lái)作為本發(fā)明的一部分的用于手動(dòng)啟動(dòng)喚醒命令的裝置的任何這樣的實(shí)施例被認(rèn)為是落在本公開(kāi)的范圍之內(nèi)并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
當(dāng)喚醒命令開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，由本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216提供的時(shí)鐘信號(hào)(例如，T20時(shí)間點(diǎn))將不會(huì)落在使得GPS接收機(jī)單元100能夠執(zhí)行位置更新而不需要首先重新獲取衛(wèi)星信號(hào)和收集日期的六秒的子幀來(lái)重新建立用于GPS衛(wèi)星距離測(cè)量的公共本地GPS時(shí)間幀所需的精度中。然而，如果在斷電時(shí)段結(jié)束之后由導(dǎo)航處理器210根據(jù)由低功率時(shí)間保持電路200保持的時(shí)間所估計(jì)的PN碼，以及輸入PN碼可以被維持在小于或等于輸入GPS衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際PN碼時(shí)間的±0.5ms，則迅速地重新獲取GPS衛(wèi)星信號(hào)，并且與公共本地GPS時(shí)間幀有關(guān)的測(cè)量可以進(jìn)行并且被用在導(dǎo)航中而不需要執(zhí)行獲取GPS衛(wèi)星信號(hào)和建立公共時(shí)間幀的傳統(tǒng)處理。
在斷電之前，在K32、M11和GPS時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間和速率關(guān)系已知。通過(guò)維持K32時(shí)鐘信號(hào)的精度，邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218使用K32時(shí)鐘信號(hào)來(lái)鎖存K32時(shí)鐘信號(hào)和M11信號(hào)，由此重新校準(zhǔn)M11信號(hào)和從其得到的T20時(shí)間點(diǎn)。因而，重新校準(zhǔn)GSP振蕩器204。導(dǎo)航處理器210然后設(shè)置匹配濾波器或信號(hào)處理器信道以獲取所計(jì)算的、可見(jiàn)的衛(wèi)星的PN碼相位。匹配濾波器或信號(hào)處理器信道設(shè)置利用先前存儲(chǔ)的GPS振蕩器對(duì)溫度數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償在GPS振蕩器中的頻率誤差。當(dāng)獲得碼相位測(cè)量結(jié)果時(shí)，根據(jù)正被接收的PN碼時(shí)段中的哪些碼片的已知部分，將這些值變換到正被接收的整個(gè)GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)中的那些PN碼片。通過(guò)使用假定的當(dāng)前GPS時(shí)間和接收機(jī)位置來(lái)進(jìn)行該變換以計(jì)算整個(gè)信號(hào)結(jié)構(gòu)的那些PN碼片應(yīng)當(dāng)正到達(dá)接收機(jī)，并且假定實(shí)際正到達(dá)的碼片是在PN碼時(shí)段中最接近應(yīng)當(dāng)正好到達(dá)接收機(jī)的碼片的該碼片的實(shí)例。如果組合的本地GPS時(shí)間估計(jì)和時(shí)間等效的接收機(jī)位置誤差的假設(shè)是正確的，則到整個(gè)GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換將是正確的并且將確定符合的一組GPS距離測(cè)量值。換句話說(shuō)，如果在斷電時(shí)段結(jié)束之后(在離開(kāi)睡眠模式之后)由導(dǎo)航處理器210估計(jì)的PN碼和輸入PN碼的誤差小于或等于輸入GPS衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際PN碼時(shí)間的±0.5ms，則位置信息被正確地校正。所計(jì)算的位置和時(shí)間必須和先驗(yàn)估計(jì)值比較以確認(rèn)誤差實(shí)際上小于±0.5ms。如果確認(rèn)失敗，則必須收集6秒的子幀來(lái)為測(cè)量建立公共的時(shí)間幀。
由GPS接收機(jī)單元100獲得的位置和時(shí)間信息然后被用于更新M11和K32時(shí)鐘誤差。GPS振蕩器204和K32振蕩器302針對(duì)頻率誤差被更新。K32低功率時(shí)鐘306被更新以校正GPS時(shí)間。GPS接收機(jī)單元100然后被置回睡眠模式以節(jié)約能量。然后在接收到下一喚醒命令時(shí)重復(fù)上述過(guò)程。因此，該周期性更新在維持時(shí)鐘信號(hào)的精確度以便GPS單元不必通過(guò)傳統(tǒng)過(guò)程重新獲取衛(wèi)星位置的同時(shí)節(jié)約能量。
只要接收到喚醒命令，K32時(shí)鐘信號(hào)就被用來(lái)更新M11時(shí)鐘信號(hào)。但是，從K32振蕩器302得到的K32時(shí)鐘信號(hào)在該K32振蕩器302的頻率中所經(jīng)受的誤差是溫度相關(guān)的。也就是說(shuō)，K32振蕩器302的頻率對(duì)于不同的操作溫度是不同的。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器308感測(cè)K32振蕩器302的操作溫度。導(dǎo)航處理器210比較所檢測(cè)到的K32振蕩器302的操作溫度和存在于LP時(shí)鐘的溫度/頻率誤差表322中的信息。根據(jù)在周期性喚醒命令之間的時(shí)間和所感測(cè)的K32振蕩器302的操作溫度，確定誤差校正因子以便K32時(shí)間和速率被校正以計(jì)算K32振蕩器302的操作溫度。也就是說(shuō)，K32時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間通過(guò)該誤差因子來(lái)校正以計(jì)算K32振蕩器302的實(shí)際操作溫度。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，在LP時(shí)鐘的溫度/頻率誤差表322中的數(shù)據(jù)基于在實(shí)際操作期間所收集的歷史數(shù)據(jù)，并因而是非常精確的。
一旦K32時(shí)鐘信號(hào)被重新校準(zhǔn)，則與M11信號(hào)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間被重新校準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器206感測(cè)GPS振蕩器206的溫度。導(dǎo)航處理器210比較所檢測(cè)到的GPS振蕩器206的操作溫度和存在于GPS時(shí)鐘的溫度/頻率誤差表224中的信息。軟件然后使用該速率校正值作為時(shí)間步進(jìn)值(timeprogress)以伸縮在基于M11時(shí)鐘的T20時(shí)間點(diǎn)之間的間隔以維持在每一時(shí)間點(diǎn)的正確的GPS時(shí)間估計(jì)值。而且，在剛好在喚醒之后T20時(shí)間點(diǎn)的GPS時(shí)間的初始值通過(guò)下列方式來(lái)確定即如前所述的通過(guò)使用邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218將GPS時(shí)間從K32低功率時(shí)鐘306傳遞到基于M11的T20時(shí)間點(diǎn)。由于M11振蕩器在睡眠模式期間被斷電，所以其經(jīng)歷的時(shí)間在K32低功率時(shí)鐘304所經(jīng)歷的時(shí)間時(shí)不能被伸縮。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，在溫度/頻率誤差表224中的數(shù)據(jù)是基于在實(shí)際操作期間所收集的歷史數(shù)據(jù)并且因此是非常精確的。然后，當(dāng)K32時(shí)鐘信號(hào)(當(dāng)前被溫度校正的)被用于更新M11時(shí)鐘信號(hào)(也是被溫度校正的)，在斷電時(shí)段之后由導(dǎo)航處理器210所估計(jì)的PN碼小于或等于輸入GPS衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際PN碼時(shí)間的±0.5ms。
在替換實(shí)施例中，可以對(duì)喚醒事件編程以比導(dǎo)航更新所要求的更頻繁地發(fā)生。這樣的喚醒事件將僅僅為了采樣K32振蕩器的當(dāng)前溫度的目的?；诋?dāng)前和先前喚醒事件的溫度的平均值，在兩個(gè)喚醒事件之間所經(jīng)歷的時(shí)間按比例伸縮以校正在溫度中的變化。所得到的校正值既可以被施加到低功率時(shí)鐘306，或者也可以只是存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中直到將來(lái)的計(jì)算要求使用這些校正值為止。而且，該替換實(shí)施例可以被改進(jìn)以提供動(dòng)態(tài)的喚醒時(shí)段。也就是說(shuō)，在喚醒命令之間的時(shí)間可以根據(jù)所遇到的特定操作環(huán)境來(lái)改變。如果在斷電時(shí)段期間K32振蕩器302中的總溫度變化超過(guò)預(yù)定義的門(mén)限，則在喚醒命令之間的時(shí)間段被減少合適的時(shí)間量。另一方面，如果總溫度變化小于預(yù)定義的溫度門(mén)限，則在喚醒命令之間的時(shí)間間隔被增加某一合適的時(shí)間量。因而，被消耗來(lái)維持精確的溫度的能量被相對(duì)于溫度的當(dāng)前環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化的要求而最小化。
作為上述替換實(shí)施例的改進(jìn)，由于最新周期性喚醒命令和當(dāng)前周期性喚醒命令，所以導(dǎo)航處理器210可以考慮在K32振蕩器的操作溫度中的總變化。如果溫度變化超過(guò)預(yù)定義門(mén)限，則導(dǎo)航處理器210可以立即啟動(dòng)導(dǎo)航更新過(guò)程以重新獲取GPS衛(wèi)星信號(hào)，從而確保低功率時(shí)鐘306的完整性被維持在可接受的限度內(nèi)。
圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電力不足檢測(cè)電路235的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。電力不足檢測(cè)電路235包括檢測(cè)電路237和狀態(tài)電路239。在線310上，RTC時(shí)鐘信號(hào)被輸入到檢測(cè)電路237。RTC時(shí)鐘信號(hào)是由示出的二極管所整流的半波。被半波整流的RTC時(shí)鐘信號(hào)被輸入到包括所示出的元件R1、R2和電容的阻容(RC)電路。在線241上的RC電路的輸出(在此被稱為衰減電壓)是電壓比較器281的一個(gè)輸入。
只要RTC振蕩器正在運(yùn)行，則檢測(cè)器237在比較器輸入端上維持某一平均DC電壓。電壓比較器281的另一輸入是參考電壓243，其是由VDD和電阻R3形成的分壓器的輸出。對(duì)于接近該使用壽命的終點(diǎn)的電池電壓的較小范圍，測(cè)定該電壓參考值。這也保證了所濾波的整流時(shí)鐘電壓將攀升到該門(mén)限之上，除非該時(shí)鐘被關(guān)斷相當(dāng)多數(shù)量的周期。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，使得RC時(shí)間常數(shù)相對(duì)較長(zhǎng)。這使得檢測(cè)電路237對(duì)精確的電池電壓不敏感。長(zhǎng)時(shí)間常數(shù)也減少了電路237的能量消耗，這是因?yàn)閺恼袷幤鞯綑z測(cè)電路237需要相對(duì)少的能量。
狀態(tài)電路239包括觸發(fā)器283。觸發(fā)器283在其輸出端259指示低或高邏輯值。如剛才所說(shuō)明的，檢測(cè)電路的輸出在RTC不正常時(shí)清除觸發(fā)器283。設(shè)置觸發(fā)器283以通過(guò)在設(shè)置輸入端257上的信號(hào)來(lái)指示RTC正常(GOOD)。
當(dāng)首先被施加電源時(shí)，檢測(cè)器電路237和觸發(fā)器238將在比振蕩器加電所花的時(shí)間短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，并因而在比較器281的輸入上的檢測(cè)到的電壓將超過(guò)該門(mén)限。因而，在電池已經(jīng)被移去并且被替換時(shí)，狀態(tài)電路將被復(fù)位為不正常(NOT GOOD)。
如果RTC振蕩器時(shí)鐘停止足夠長(zhǎng)，則比較器輸入電壓將降到門(mén)限之下并且對(duì)觸發(fā)器清零以表示RTC時(shí)鐘不正常(NOT GOOD)。
通過(guò)具有在不能使用RTC時(shí)間的情況下初始地探測(cè)GPS衛(wèi)星和產(chǎn)生時(shí)間和位置解的職責(zé)的導(dǎo)航處理器或其它處理器設(shè)置觸發(fā)器238的狀態(tài)以指示RTC時(shí)鐘為正常(GOOD)。一旦處理器已經(jīng)產(chǎn)生時(shí)間和位置解，該處理器則設(shè)置RTC，確認(rèn)該RTC正在正確地傳播時(shí)間，并且最后設(shè)置觸發(fā)器238以指示RTC時(shí)鐘為正常(GOOD)。只要RTC振蕩器繼續(xù)操作和產(chǎn)生RTC時(shí)鐘，電壓將保持在門(mén)限之上并且RTC狀態(tài)將保持正常(GOOD)。
如果RTC振蕩器出現(xiàn)故障達(dá)某一時(shí)段，則在比較器輸入上的電壓逐漸衰減。在足夠數(shù)目的丟失時(shí)鐘之后，設(shè)置觸發(fā)器238以指示RTC時(shí)鐘不正常(NOT GOOD)。觸發(fā)器238保持在該狀態(tài)中直到處理器再次重新建立時(shí)間。檢測(cè)電路235的主要目的之一是解決由于電池的使用壽命結(jié)束和/或溫度變化而導(dǎo)致的振蕩器停止問(wèn)題。如果問(wèn)題是使用壽命結(jié)束，則備用電池很可能在振蕩所需的門(mén)限之下。如果問(wèn)題是溫度，則與溫度相關(guān)的時(shí)間常數(shù)相對(duì)較慢。而且，一旦振蕩器由于電池經(jīng)受低溫度而停止，則振蕩器將很可能需要比正在其停止時(shí)被提供的電壓(和電流)高的電壓用于重新啟動(dòng)。因而，甚至需要幾千周期的時(shí)間常數(shù)也是可接受的。
在不同實(shí)施例中，可以以各種方式寫(xiě)入和讀出檢測(cè)電路235。例如，在一些實(shí)施例中，檢測(cè)電路235存在于RF芯片103上，而在其它實(shí)施例中，存在于基帶芯片105上，狀態(tài)電路239的輸出259可以通過(guò)使用根據(jù)總線或接口協(xié)議的命令被讀取，或被直接監(jiān)視。類似地，狀態(tài)電路239的設(shè)置輸入端257可以通過(guò)根據(jù)實(shí)施例的特定結(jié)構(gòu)的任何軟件或硬件結(jié)構(gòu)來(lái)鎖定(toggle)。
例如，微處理器總線接口可以讀和寫(xiě)觸發(fā)器283。在該情形下，讀觸發(fā)器283可以要求外圍總線選通處于有效，寫(xiě)入線處于無(wú)效，要求外圍選擇解碼以使合適的選擇信號(hào)有效，以及本地RTC時(shí)鐘解碼以維持“RTG_GOOD”信號(hào)。例如，當(dāng)電力不足檢測(cè)電路存在于基帶芯片上時(shí)，根據(jù)總線協(xié)議讀和寫(xiě)觸發(fā)器283是可預(yù)期的。
在另一實(shí)施例中，RTC振蕩器和電力不足檢測(cè)電路235存在于RF芯片上。這允許更安靜的用于振蕩器的環(huán)境，增加了精確校準(zhǔn)RTC振蕩器的能力和為了校準(zhǔn)目的，將該振蕩器放置到更接近溫度傳感器的位置。在這種情況下，對(duì)觸發(fā)器283的接口將會(huì)不同。例如來(lái)自串行IO端口的消息解碼將選擇觸發(fā)器283用于讀取和將該位鎖存在消息中，隨后在端口上將鎖定的位(clocked)輸出到基帶芯片上的處理器。
許多電路變形落入所公開(kāi)的電力不足檢測(cè)電路的范圍之內(nèi)。示出的特定電路部件只是用于實(shí)現(xiàn)期望的功能的一個(gè)實(shí)施例。許多其它電路也是可能的并且對(duì)于特定環(huán)境是可行的。例如，在檢測(cè)器電路中的電容器必須非常小以用于混合信號(hào)的積分。因此，簡(jiǎn)單的RC時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)附加電子設(shè)備來(lái)替換以放大有效的電容值。類似地，對(duì)觸發(fā)器283的異步設(shè)置接口實(shí)際上可以是來(lái)自處理器總線的同步設(shè)置接口。這些是通過(guò)減少電路尺寸或能量消耗來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)的已知電路技術(shù)。
圖6是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電力不足檢測(cè)電路235的操作的流程圖。在GPS接收機(jī)100的啟動(dòng)時(shí)(如在602所示)，導(dǎo)航處理器210在602讀取RTC。在604，該RTC時(shí)間被傳送給EARC。在608，通過(guò)讀檢測(cè)器235的輸出259來(lái)檢查RTC的狀態(tài)。如果RTC為正常(GOOD)，則導(dǎo)航處理器進(jìn)入在610的使用所傳送的RTC時(shí)間以開(kāi)始獲取。如果RTC為不正常(NOTGOOD)，則在612，導(dǎo)航處理器210的一個(gè)操作的過(guò)程繼續(xù)冷啟動(dòng)。在614，導(dǎo)航處理器210產(chǎn)生時(shí)間和位置解。利用時(shí)間解，導(dǎo)航處理器210在616設(shè)置RTC。導(dǎo)航處理器210在618確認(rèn)RTC時(shí)鐘正在運(yùn)行。如果RTC時(shí)鐘被確認(rèn)，則導(dǎo)航處理器210在620通過(guò)向狀態(tài)電路239發(fā)送信號(hào)來(lái)將RTC狀態(tài)設(shè)置為正常(GOOD)。如果RTC時(shí)鐘沒(méi)有被確認(rèn)，則導(dǎo)航處理器210在618再次嘗試確認(rèn)RTC時(shí)鐘正在運(yùn)行。
在圖6中所圖解的電力不足檢測(cè)過(guò)程是和在此描述的其它過(guò)程一起執(zhí)行的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例。例如，圖7A、7B和7C圖解了被預(yù)期來(lái)利用圖6的過(guò)程來(lái)執(zhí)行的過(guò)程的實(shí)施例?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7A、7B和7C，流程圖400圖解了包括使用K32時(shí)鐘信號(hào)來(lái)更新M11時(shí)鐘信號(hào)的過(guò)程的實(shí)施例。流程圖400的過(guò)程還包括確定所估計(jì)的GPS時(shí)間是否足夠精確以獲取GPS接收機(jī)單元100的位置。如果在斷電時(shí)段期間由導(dǎo)航處理器210所估計(jì)的PN碼和輸入PN碼之間的時(shí)間誤差小于或等于輸入GPS衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際PN碼時(shí)間的±0.5ms，K32時(shí)鐘信號(hào)和M11時(shí)鐘信號(hào)被更新。流程圖400的過(guò)程還包括利用所檢測(cè)的GPS衛(wèi)星信息來(lái)更新與GPS振蕩器204相關(guān)聯(lián)的M11時(shí)鐘信號(hào)和與K32振蕩器302相關(guān)聯(lián)的K32時(shí)鐘信號(hào)。在更新之后，GPS接收機(jī)單元100然后返回睡眠、或斷電模式。
流程圖400還圖解了喚醒報(bào)警邏輯222的一個(gè)實(shí)施例。在某些替換實(shí)現(xiàn)中，所述的功能可以不按在流程圖400中所標(biāo)注的順序出現(xiàn)，所述功能可以同時(shí)發(fā)生，所述功能的某一些可被刪除，或可以包含附加功能。
該過(guò)程開(kāi)始于方框402，其中，報(bào)警單元324產(chǎn)生喚醒命令。此外，該過(guò)程也可以在用戶詢問(wèn)GPS接收機(jī)單元100提供位置信息(“導(dǎo)航更新”)時(shí)開(kāi)始。
在方框404，確定加電的原因是喚醒命令還是來(lái)自用戶的位置詢問(wèn)。如果加電的原因是報(bào)警單元324產(chǎn)生喚醒命令以便GPS接收機(jī)單元100將根據(jù)由低功率時(shí)間保持電路200保持的時(shí)間來(lái)更新K32，則該過(guò)程進(jìn)入方框406。然而，如果加電的原因是響應(yīng)于來(lái)自用戶的位置詢問(wèn)而提供位置信息，則GPS接收機(jī)單元100通過(guò)進(jìn)入方框422而啟動(dòng)導(dǎo)航更新。
在方框406，在如下所述的K32時(shí)鐘信號(hào)的重新校準(zhǔn)中所采用的所選擇部件被加電。GPS接收機(jī)單元100的其它部件在方框406沒(méi)有被加電以節(jié)約能量。例如，GPS接收機(jī)單元100可以包括顯示器(未示出)，該顯示器向用戶指示至少所確定的位置信息。如果GPS接收機(jī)單元100正在執(zhí)行周期性的導(dǎo)航更新，則用戶可能對(duì)于知道該裝置正在執(zhí)行導(dǎo)航更新或知道位置信息不感興趣。因而，在方框406對(duì)顯示器不加電，由此節(jié)約能量。
在方框408，溫度傳感器308測(cè)量K32振蕩器302的溫度。在方框410，在GPS接收機(jī)單元100處于睡眠模式期間，對(duì)K32振蕩器302確定平均溫度。在方框412，訪問(wèn)由低功率時(shí)間保持電路200維持的基于K32的時(shí)間。在方框414，根據(jù)時(shí)間誤差、根據(jù)在溫度/頻率誤差表224中的信息，如上所述的校正因子被應(yīng)用于所確定的基于K32的時(shí)間。在方框416，該校正因子然后被用于校正由低功率時(shí)間保持電路200維持的基于K32的時(shí)間。
在一個(gè)實(shí)施例中，用于下一喚醒命令的時(shí)間在方框418確定。因此，在報(bào)警寄存器326中更新喚醒時(shí)間。另外，其它實(shí)施例采用在周期性喚醒命令之間的預(yù)定義的時(shí)間間隔和/或提供來(lái)自其它部件的周期喚醒命令。
在方框420，所選擇的加電部件(在方框406)被斷電。因?yàn)橛傻凸β蕰r(shí)間保持電路200維持的基于K32的時(shí)間已經(jīng)被更新，所以這些所選擇的部件被斷電以節(jié)約能量資源。該過(guò)程返回方框402以等待下一喚醒命令或來(lái)自用戶的位置詢問(wèn)。
如果在方框404接收到位置詢問(wèn)，則GPS接收機(jī)單元100理解其將精確地確定GPS接收機(jī)單元100的位置和向用戶指示該位置，并且過(guò)程進(jìn)入方框422。也就是說(shuō)，用戶要求導(dǎo)航更新。
因此，下面描述的GPS接收機(jī)單元100的部件在方框422被加電。與基于M11的時(shí)間的更新相關(guān)聯(lián)的部件在方框422被加電。例如，無(wú)線電裝置202、GPS振蕩器204、溫度傳感器206、導(dǎo)航處理器210、匹配濾波器212、A/D轉(zhuǎn)換器214、本地GPS時(shí)鐘發(fā)生器216、邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218和/或存儲(chǔ)器220被重新加電。
而且，GPS接收機(jī)單元100可以包括與基于M11的時(shí)間的更新沒(méi)有關(guān)聯(lián)的、在方框422被加電的附加部件。例如，可以使用顯示器(未示出)和相關(guān)電路來(lái)向用戶指示所確定的位置信息。因而，顯示器必須被加電。相反，顯示器在方框406不需要被加電，這是因?yàn)樵谌缟纤龅幕贙32的時(shí)間的更新期間(方框406-416)不顯示位置信息。在一個(gè)實(shí)施例中，在方框406。這些附加部件和上述部件同時(shí)被加電。
在另一實(shí)施例中，這些附加部件的加電被延遲直到完成導(dǎo)航更新。因此，通過(guò)對(duì)附加部件的加電，方框422將被示出為兩個(gè)分開(kāi)的方框，并且以被插在流程圖400中的隨后的點(diǎn)處的新方框來(lái)示出。在GPS接收機(jī)單元100已經(jīng)確定更新的位置之后，這些附加的被選擇部件被加電以便所更新的位置被指示給用戶。例如，GPS接收機(jī)單元100可以包括向用戶指示至少所確定的位置信息的顯示器(未示出)和相關(guān)電路。這樣的、僅在請(qǐng)求位置更新時(shí)延遲對(duì)附加的所選擇部件重新加電的替換實(shí)施例特別有利于節(jié)約能量。也就是說(shuō)，如果所選擇的附加部件不需要時(shí)鐘的重新校準(zhǔn)和相關(guān)的導(dǎo)航更新，則在接收到喚醒命令時(shí)將所選擇部件維持在睡眠模式中進(jìn)一步節(jié)約了能量。
在方框424中，溫度傳感器308測(cè)量K32振蕩器302的溫度并且通過(guò)使用利用上述的在方框408-416中的過(guò)程、從溫度/頻率誤差表224確定的校正因子校正時(shí)間，來(lái)校正由低功率時(shí)間保持電路200所維持的基于K32的時(shí)間。也就是說(shuō)，針對(duì)在睡眠時(shí)段期間發(fā)生的任何溫度/頻率偏差來(lái)校正基于K32的時(shí)間。
在方框426，通過(guò)邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218將更新的基于K32的時(shí)間傳遞到基于M11的時(shí)間。因而，GPS接收機(jī)單元100已經(jīng)對(duì)其部件加電并且使用來(lái)自低功率時(shí)間保持電路200的被校正的、基于K32的時(shí)鐘以精確地更新由GPS振蕩器204提供的來(lái)自M11時(shí)鐘信號(hào)的GPS時(shí)間。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，可能由于GPS振蕩器204的溫度變化而導(dǎo)致已經(jīng)產(chǎn)生了在M11時(shí)鐘信號(hào)中的誤差。因此，在方框428，溫度傳感器206測(cè)量GPS振蕩器204的溫度。在方框430，確定當(dāng)前GPS振蕩器204的溫度。在方框432，從溫度/頻率誤差表確定M11頻率誤差。
在方框436，更新的T20時(shí)間點(diǎn)被用于估計(jì)可見(jiàn)GPS衛(wèi)星102、104、106和/或108的位置和多普勒效應(yīng)。在方框438，根據(jù)估計(jì)的可見(jiàn)衛(wèi)星102、104、106和/或108的估計(jì)位置，GPS接收機(jī)單元100采用匹配濾波器212或GPS信號(hào)處理器208來(lái)測(cè)量可見(jiàn)衛(wèi)星102、104、106和/或108的PN碼相位(以1ms為模)。然后，在方框440，所估計(jì)的T20時(shí)間點(diǎn)被用于計(jì)算每一衛(wèi)星102、104、106和/或108的所期望的當(dāng)前全PN碼相位，作為周數(shù)(TOW)。也就是說(shuō)，GPS接收機(jī)單元100已經(jīng)使用來(lái)自GPS振蕩器204的更新的M11時(shí)鐘信號(hào)來(lái)精確地估計(jì)以1ms為模的PN碼相位以計(jì)算所期望的完整PN碼相位作為周數(shù)。
在方框443，校正全碼相位以匹配所測(cè)量的PN碼相位(以1ms為模)。在方框444，根據(jù)所估計(jì)的被校正的全PN碼相位來(lái)計(jì)算導(dǎo)航解。接著，在方框446，比較所計(jì)算的導(dǎo)航解和以時(shí)間為單位的先前的導(dǎo)航解。
在方框448，確定是否所計(jì)算的GPS接收機(jī)單元100的位置已經(jīng)從先前導(dǎo)航解時(shí)間變化了小于±0.5ms(小于1個(gè)PN碼)。如果所確定的變化大于±0.5ms(否(NO)情況)，過(guò)程進(jìn)入方框450以便GPS接收機(jī)單元100收集來(lái)自每一GPS衛(wèi)星102、104、106和/或108的完整的6秒的子幀來(lái)建立GPS時(shí)間。在方框452，GPS接收機(jī)單元100采用傳統(tǒng)方法來(lái)更新導(dǎo)航解，從而精確地確定GPS接收機(jī)單元100的位置。
然而，如果在方框448，在位置中的變化被確定為小于或等于±0.5ms(是(YES)情況)，則GPS接收機(jī)單元100已經(jīng)精確地利用低功率時(shí)間保持電路200維持了GPS時(shí)間。因此，該過(guò)程進(jìn)入方框454，以便所校正的T20時(shí)間用于利用邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器218、以上述方式來(lái)更新低功率時(shí)間保持電路200的時(shí)間。因此，K32時(shí)鐘信號(hào)和精確確定的GPS T20時(shí)間相關(guān)聯(lián)以為下一斷電時(shí)段做準(zhǔn)備。
在一個(gè)實(shí)施例中，存在于溫度/頻率誤差表224中的數(shù)據(jù)被利用上述收集的溫度和頻率信息來(lái)更新。也就是說(shuō)，該實(shí)施例采用所獲取的溫度和頻率數(shù)據(jù)來(lái)連續(xù)地更新溫度/頻率誤差表224的數(shù)據(jù)。由此改進(jìn)由溫度/頻率誤差表224確定的隨后的校正因子的精確度。
在方框458，確定是否GPS接收機(jī)單元100處于通電狀態(tài)。如果GPS接收機(jī)單元100處于通電狀態(tài)(是(YES)情況)，則過(guò)程進(jìn)入方框460以便GPS接收機(jī)單元100執(zhí)行其它功能。由于這些其它功能可能與在斷電時(shí)段期間精確地維持時(shí)間不是必然相關(guān)，因此在此對(duì)這樣的其它功能不詳細(xì)描述。在已經(jīng)執(zhí)行這些功能之后，該過(guò)程返回方框418，以便如上所述確定下一次喚醒命令的時(shí)間。
如果在方框458中，確定對(duì)于GPS接收機(jī)單元100不存在處于通電狀態(tài)的原因(否(NO)情況)，則過(guò)程直接進(jìn)入方框418。也就是說(shuō)，該過(guò)程進(jìn)入方框418以便GPS接收機(jī)單元100被斷電以在低功率時(shí)間保持電路200精確地維持GPS時(shí)間的同時(shí)節(jié)約能量。
GPS接收機(jī)單元100的上述實(shí)施例一般被描述為更新從K32振蕩器302得到的K32時(shí)鐘信號(hào)和從GPS振蕩器204得到的M11時(shí)鐘信號(hào)以便在當(dāng)GPS振蕩器204被斷電的時(shí)段期間維持精確的GPS時(shí)間。其它實(shí)施例更新來(lái)自GPS衛(wèi)星的、與位置的確定相關(guān)聯(lián)的各種其它時(shí)鐘信號(hào)。而且，GPS振蕩器204被描述為提供具有基本上等于11MHz的振蕩頻率的信號(hào)。類似地，K32振蕩器302被描述為產(chǎn)生具有基本上等于32kHz的振蕩頻率的信號(hào)。GPS接收機(jī)單元的其它實(shí)施例可以利用GPS振蕩器和/或存在于低功率時(shí)間保持電路中的GPS振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述振蕩器具有不同于GPS振蕩器204和K32振蕩器302的振蕩頻率的振蕩頻率。而且，低功率時(shí)間保持電路被描述為提供基本上在32kHz的、被用于在部件被斷電的時(shí)段期間維持GPS時(shí)間的精確度的時(shí)鐘信號(hào)。在其它實(shí)施例中，從低功率時(shí)間保持電路200提供的時(shí)鐘信號(hào)被用于向存在于GPS接收機(jī)單元中的其它部件提供時(shí)鐘信號(hào)。然而，除了達(dá)到理解本發(fā)明的操作和功能所需的程度之外，并不詳細(xì)描述這樣的部件。
在一個(gè)替換實(shí)施例中，溫度傳感器206和308被適當(dāng)?shù)囟ㄎ坏膯蝹€(gè)溫度傳感器所替換或被并入到所述單個(gè)溫度傳感器中，以便GPS振蕩器204和K32振蕩器302的操作溫度被檢測(cè)到。這樣的溫度傳感器還可以被配置成提供直接到導(dǎo)航處理器210的信號(hào)。該實(shí)施例減少了部件的數(shù)量，并且可以提供在成本、尺寸和功率消耗上的相應(yīng)減少。
為了便于在圖3和圖4中的圖解，并且為了便于說(shuō)明本發(fā)明的操作和功能，對(duì)所感測(cè)溫度的處理和計(jì)算在來(lái)自K32振蕩器302和GPS振蕩器204中的信號(hào)中的總頻率誤差被描述和被示出為正由導(dǎo)航處理器210的邏輯的運(yùn)行所執(zhí)行，這樣的邏輯作為喚醒報(bào)警邏輯222的一部分而存在。另外，該處理可以由不同的處理器執(zhí)行。而且，用于處理所感測(cè)溫度的邏輯和用于計(jì)算在來(lái)自K32振蕩器302的信號(hào)中的總頻率誤差的邏輯可以存在于專用邏輯模塊(未示出)中，所述專用邏輯模塊存在于存儲(chǔ)器220或其它合適的存儲(chǔ)器中。而且，為了方便，LP時(shí)鐘的溫度/頻率誤差表322和/或GPS時(shí)鐘的溫度/頻率誤差表224被示出為存在于存儲(chǔ)器220中。所感測(cè)的溫度表508可以存在于替換位置和/或合適的替換存儲(chǔ)介質(zhì)中。任何這樣的替換實(shí)施被認(rèn)為是落在本公開(kāi)的范圍中并且通過(guò)所附權(quán)利要求進(jìn)行保護(hù)。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可得到各種修改，所述各種修改落在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種全球定位系統(tǒng)(GPS)接收系統(tǒng)，包括GPS時(shí)鐘，當(dāng)GPS接收機(jī)系統(tǒng)正在通過(guò)使用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)導(dǎo)航時(shí)，所述GPS時(shí)鐘被校準(zhǔn)至GPS時(shí)間，其中所述GPS時(shí)鐘被配置成在GPS接收機(jī)系統(tǒng)不在導(dǎo)航時(shí)被關(guān)斷；實(shí)時(shí)鐘(RTC)，其使用明顯小于GPS時(shí)鐘的功率，其中RTC被配置成在GPS時(shí)鐘被關(guān)斷時(shí)保持時(shí)間；電力不足檢測(cè)電路，連接到所述RTC，其中所述電力不足檢測(cè)電路被配置成，接收RTC時(shí)鐘信號(hào)；檢測(cè)RTC時(shí)鐘周期的丟失；和輸出指示RTC時(shí)鐘周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限的RTC狀態(tài)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的GPS接收機(jī)系統(tǒng)，其中，所述電力不足檢測(cè)電路包括檢測(cè)電路，用于接收RTC時(shí)鐘信號(hào)和確定是否所述RTC時(shí)鐘正在丟失周期，其中，所述檢測(cè)電路被校準(zhǔn)以確定是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定的門(mén)限；和狀態(tài)電路，用于存儲(chǔ)由檢測(cè)電路所輸出的信號(hào)，以及輸出表示RTC時(shí)鐘為正常和不正常之一的狀態(tài)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的GPS接收機(jī)系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路包括具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的電阻器-電容器(RC)時(shí)間常數(shù)部件，其中所述RC時(shí)間常數(shù)部件接收RTC時(shí)鐘信號(hào)并且輸出衰減的電壓，其中，所衰減的電壓的電平指示是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定的門(mén)限。
4.如權(quán)利要求3所述的GPS接收機(jī)系統(tǒng)，還包括導(dǎo)航處理器，被連接以接收狀態(tài)信號(hào)，其中所述導(dǎo)航處理器根據(jù)狀態(tài)信號(hào)來(lái)確定是否使用RTC時(shí)鐘來(lái)探測(cè)衛(wèi)星。
5.如權(quán)利要求4所述的GPS接收機(jī)系統(tǒng)，還包括邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器(EARC)，連接到RTC和GPS時(shí)鐘，其中，在用于衛(wèi)星探測(cè)的GPS接收機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)使用EARC由RTC時(shí)鐘所保持的時(shí)間被傳遞到GPS時(shí)鐘，并且其中，如果狀態(tài)信號(hào)指示RTC為正常，則所傳遞的RTC時(shí)間被用于探測(cè)。
6.一種用于全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航的系統(tǒng)，包括基帶芯片；和射頻(RF)芯片，其中所述RF芯片和基帶芯片通過(guò)接口連接，并且其中所述RF芯片包括GPS時(shí)鐘，在GPS接收機(jī)系統(tǒng)正在使用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)導(dǎo)航時(shí)被校準(zhǔn)到GPS時(shí)間，其中，所述GPS時(shí)鐘被配置成在GPS接收機(jī)系統(tǒng)不在導(dǎo)航時(shí)被關(guān)斷；實(shí)時(shí)鐘(RTC)，其使用明顯小于GPS時(shí)鐘的功率，其中RTC被配置成在GPS時(shí)鐘被關(guān)斷時(shí)保持時(shí)間；和電力不足檢測(cè)電路，連接到所述RTC，其中所述電力不足檢測(cè)電路被配置成檢測(cè)RTC時(shí)鐘周期的丟失。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述RF芯片還包括溫度傳感器，連接到所述RTC；和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，連接到所述溫度傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述基帶芯片包括導(dǎo)航處理器，被連接以通過(guò)接口從所述RF芯片接收信號(hào)，所述信號(hào)包括指示是否所述RTC時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)當(dāng)被用于衛(wèi)星探測(cè)的RTC狀態(tài)信號(hào)；邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器(EARC)，被連接以接收GPS時(shí)鐘信號(hào)和所述RTC時(shí)鐘信號(hào)，并且被配置成以高精確度將相應(yīng)的GPS時(shí)鐘信號(hào)和RTC時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，并且用于將由RTC時(shí)鐘保持的時(shí)間傳遞給GPS時(shí)鐘；和存儲(chǔ)設(shè)備，連接到A/D轉(zhuǎn)換器和RTC，并且被配置成存儲(chǔ)將溫度和RTC時(shí)鐘的頻率相關(guān)聯(lián)的表。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，所述電力不足檢測(cè)電路包括檢測(cè)電路，用于接收RTC時(shí)鐘信號(hào)和確定是否RTC時(shí)鐘正在丟失周期，其中所述檢測(cè)電路被校準(zhǔn)以確定是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限；和狀態(tài)電路，用于存儲(chǔ)由所述檢測(cè)電路輸出的信號(hào)，并且輸出指示RTC時(shí)鐘是正常和不正常之一的狀態(tài)信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路包括具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的電阻器-電容器(RC)時(shí)間常數(shù)部件，其中所述RC時(shí)間常數(shù)部件接收RTC時(shí)鐘信號(hào)和輸出衰減的電壓，其中所衰減電壓的電平指示是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，所述接口包括串行外圍接口。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)航處理器通過(guò)所述接口發(fā)送命令到請(qǐng)求RTC的狀態(tài)的電力不足檢測(cè)電路，并且其中，所述電力不足檢測(cè)電路通過(guò)經(jīng)由接口發(fā)送RTC狀態(tài)來(lái)進(jìn)行響應(yīng)。
13.一種用于全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航的系統(tǒng)，包括射頻(RF)芯片，其中所述RF芯片包括GPS時(shí)鐘，在GPS接收機(jī)系統(tǒng)正在使用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)導(dǎo)航時(shí)被校準(zhǔn)到GPS時(shí)間，其中，所述GPS時(shí)鐘被配置成在GPS接收機(jī)系統(tǒng)不在導(dǎo)航時(shí)被關(guān)斷；和基帶芯片，其中所述基帶芯片和所述RF芯片通過(guò)系統(tǒng)接口連接，并且其中所述基帶芯片包括實(shí)時(shí)鐘(RTC)，其使用明顯小于GPS時(shí)鐘的功率，其中RTC被配置成在GPS時(shí)鐘被關(guān)斷時(shí)保持時(shí)間；和電力不足檢測(cè)電路，連接到所述RTC，其中所述電力不足檢測(cè)電路被配置成檢測(cè)RTC時(shí)鐘周期的丟失。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述基帶芯片還包括溫度傳感器，連接到所述RTC；和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，連接到所述溫度傳感器。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述基帶芯片還包括邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器(EARC)，被連接以接收GPS時(shí)鐘信號(hào)和所述RTC時(shí)鐘信號(hào)，并且被配置成以高精確度將相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，并且用于將由RTC時(shí)鐘保持的時(shí)間傳遞給GPS時(shí)鐘。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述基帶芯片通過(guò)外圍接口連接到處理器和存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)設(shè)備，連接到A/D轉(zhuǎn)換器和RTC，并且被配置成存儲(chǔ)將溫度和RTC時(shí)鐘的頻率相關(guān)聯(lián)的表；和處理器，被配置成通過(guò)所述外圍接口接收信號(hào)，所述信號(hào)包括指示是否所述RTC時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)當(dāng)被用于衛(wèi)星探測(cè)的RTC狀態(tài)信號(hào)。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，所述電力不足檢測(cè)電路包括檢測(cè)電路，用于接收RTC時(shí)鐘信號(hào)和確定是否RTC時(shí)鐘正在丟失周期，其中所述檢測(cè)電路被校準(zhǔn)以確定是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限；和狀態(tài)電路，用于存儲(chǔ)由所述檢測(cè)電路輸出的信號(hào)，并且輸出指示RTC時(shí)鐘是正常和不正常之一的狀態(tài)信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路包括具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的電阻器-電容器(RC)時(shí)間常數(shù)部件，其中所述RC時(shí)間常數(shù)部件接收RTC時(shí)鐘信號(hào)和輸出衰減的電壓，其中所衰減電壓的電平指示是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)接口包括串行外圍接口。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過(guò)所述外圍接口發(fā)送命令到請(qǐng)求RTC的狀態(tài)的電力不足檢測(cè)電路，并且其中，所述電力不足檢測(cè)電路通過(guò)經(jīng)由所述外圍接口發(fā)送RTC狀態(tài)信號(hào)來(lái)進(jìn)行響應(yīng)。
21.一種用于檢測(cè)在時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生設(shè)備中的時(shí)鐘周期的丟失的裝置，所述裝置包括檢測(cè)電路，用于接收來(lái)自所述時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)，并且確定是否所述時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生設(shè)備正在丟失周期，其中所述檢測(cè)電路被校準(zhǔn)以確定是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限；和狀態(tài)電路，用于存儲(chǔ)由所述檢測(cè)電路輸出的信號(hào)，并且輸出指示時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生設(shè)備是正常和不正常之一的狀態(tài)信號(hào)。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述檢測(cè)電路包括具有預(yù)定時(shí)間常數(shù)的電阻電容(RC)時(shí)間常數(shù)部件，其中所述RC時(shí)間常數(shù)部件接收時(shí)鐘信號(hào)和輸出衰減的電壓，其中所衰減電壓的電平指示是否周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述狀態(tài)電路包括鎖存器件；和所述檢測(cè)電路還包括電壓比較器，連接到所述鎖存器件，其中所述電壓比較器比較所衰減的電壓和參考電壓，并且輸出在周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限時(shí)復(fù)位所述鎖存器件的結(jié)果信號(hào)。
24.一種在全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)中確定實(shí)時(shí)鐘(RTC)的狀態(tài)的方法，所述方法包括在檢測(cè)電路中接收RTC時(shí)鐘信號(hào)；檢測(cè)何時(shí)RTC正在丟失時(shí)鐘信號(hào)以致于時(shí)鐘周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限；存儲(chǔ)RTC的狀態(tài)，其中所述狀態(tài)是正常和不正常之一；如果時(shí)鐘周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限，則將RTC的狀態(tài)設(shè)置為壞；和在使用RTC時(shí)鐘信號(hào)用以探測(cè)衛(wèi)星之前，檢查RTC的狀態(tài)。
25.如權(quán)利要求24的方法，其中所述檢測(cè)包括在具有所計(jì)算的RC時(shí)間常數(shù)的電阻器-電容器(RC)電路中接收RTC時(shí)鐘信號(hào)以便在時(shí)鐘周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限時(shí)，所述RC電路的輸出電壓衰減到預(yù)定電平以下。
26.如權(quán)利要求25的方法，其中存儲(chǔ)狀態(tài)包括根據(jù)RC電路的輸出電壓電平來(lái)存儲(chǔ)狀態(tài)位，其中所述狀態(tài)位的第一邏輯值指示正常，而狀態(tài)位的第二邏輯值指示“壞”。
27.如權(quán)利要求26的方法，還包括，在GPS接收機(jī)的啟動(dòng)時(shí)，在RTC被加電的間隔期間設(shè)置狀態(tài)位以指示正常。
28.如權(quán)利要求27的方法，還包括在GPS接收機(jī)的啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)使用邊緣對(duì)準(zhǔn)率計(jì)數(shù)器(EARC)來(lái)將RTC保持的時(shí)間傳遞給GPS時(shí)鐘；檢查RTC的狀態(tài)；和如果RTC的狀態(tài)為正常，則使用所傳遞的時(shí)間來(lái)探測(cè)衛(wèi)星。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于實(shí)時(shí)鐘電力不足檢測(cè)的方法及設(shè)備。在全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)中，低功率實(shí)時(shí)鐘(RTC)連續(xù)運(yùn)行以在一些接收機(jī)部件被斷電的同時(shí)保持時(shí)間。在各種實(shí)施例中，如果RTC時(shí)鐘周期的丟失超過(guò)預(yù)定門(mén)限以致于RTC對(duì)于GPS導(dǎo)航來(lái)說(shuō)不可靠，則RTC狀態(tài)信號(hào)指示該情況。
文檔編號(hào)G01S1/00GK1809727SQ200480017286
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者斯蒂文·A·格羅尼邁耶 申請(qǐng)人:SiRF技術(shù)公司