專利名稱：控制導航裝置的方法以及實施這種方法的導航裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及一控制由電池或者可充電的蓄電池供電的導航裝置，例如像GPS、GLONASS或者GALILEO(未來的歐洲導航系統)接收機的衛星導航裝置，以及實現此方法的導航裝置。根據本發明的導航裝置尤其是使用在一個時計中。對此本發明還涉及一個含有上述類型的導航裝置的時計。
背景技術：
直到最近的導航裝置的使用，并且尤其是GPS接收機基本上都服務于有限數量的用戶。最近，該使用已經變成一般場合和通用，并且越來越多的商業應用中使用了此裝置。在此通用的框架范圍內，現在看到導航裝置集成在小容量的由電池或者可重復充電的蓄電池供電的便攜物體上。因此，集成導航功能的便攜物體，例如以腕表形式的時計在市場上可以見到一段時間了。
這種由電池供電的便攜物體的一個主要的問題是大大降低了工作的自治。一個導航裝置典型地構成一個高功率消耗的模塊，如果它是一直啟動的，會很快地消耗給便攜物體供電的電池或者蓄電池的能量。
各種解決方案都正是在此裝置節省能量。其中之一的解決方案具體在于只是周期地啟動該導航裝置以減少時間周期用于進行必要的位置和時間的測量運行。采用這種技術的特別有興趣的方案公開在日本專利申請No.10-206520，申請人是佳能公司，在1997年1月16日。此解決方案在于周期地關閉一個導航裝置，根據該裝置的速度改變時間的周期。為此，該導航裝置含有設置的計算裝置以用于根據位置和時間的測量確定接收機的速度，以及控制裝置用于在兩個連續的位置測量運行之間改變關閉的時間。
由上述的日本專利申請所公開的裝置的一個缺點是實際上該裝置的功率消耗當該裝置啟動是是最大的，或者當該裝置關閉時是最小的。此技術的一個不正當的效果是實際上用于給其中裝有導航裝置的便攜物體供電的電池或者蓄電池受到在功率消耗上的較強的周期的改變。由申請人所作的試驗已經證明此周期的充電快速地和大大地降低了所使用的蓄電池或者電池的壽命，這也降低了便攜物體的工作自治。
本申請人已經觀察到實際上在上述的日本專利申請中公開的導航裝置不能夠集成在小容量的便攜物體中，例如時計，其中作為電源使用的蓄電池或者電池構成了主要的元件，如果受到上述的限制，會沒有足夠的工作自治。
發明內容
本發明的目的是克服在現有技術中的導航裝置的遇到的缺點，當現有技術中的導航裝置例如由上述的日本專利申請所述周期地啟動和關閉時。
本發明的目的因此尤其建議了一用于控制導航裝置的方法以及實現此方法的導航裝置，使它的功率消耗根據活動的必要水平以最佳的方式進行調節。
本發明的另一個目的是建議一個導航裝置，其證明了能夠完美地集成在一個便攜物體中，例如一個時計，由電池或者可重復充電的蓄電池。
本發明因此涉及一用于控制一個導航裝置的方法，它的特征列出在獨立權利要求1中。
本發明還涉及一個導航裝置，它的特征列出在獨立權利要求6中。
本發明另外還涉及一個時計，其中容納了上述類型的一個導航裝置。
本發明的有利的實施形式形成了從屬權利要求的內容。
本發明的一個優點在于實際上，不象現有技術中的導航裝置，該導航裝置的功率消耗作為活動的必要水平的函數進行逐漸的調整。實際上，本發明的導航裝置作為典型的已知的導航裝置的情況不再周期地啟動和關閉，但是它的運行或者更精確地是導航裝置的處理單元的運行頻率作為使用條件的函數被調節或者采用。這導致了較大的不明顯的用于給該裝置供電的電池或者可重復充電的蓄電池的限制。
本發明的導航裝置可以有利的使用在小體積和小容量的便攜物體中，例如一個時計。
本發明的其他的特點和缺點在閱讀了下面的詳細描述之后會變得更加清楚，并且參考附圖，該附圖是通過沒有限制的實施例給出，并且其中圖1a示出了一個示意性的描述，作為時間的函數，實現現有技術的已知的解決方案的一個導航裝置的電流消耗，此解決方案存在于周期地啟動和關閉導航裝置的全部或者部分；圖1b示出了另外的示意性的描述，實現根據本發明的控制方法的導航裝置電流消耗；圖2示出了一個導航裝置的方框圖，該導航裝置允許了根據本發明的控制方法能夠被實現；圖3a示出了實現根據本發明的控制方法的流程圖的實施例；和圖3b示出了，作為導航裝置的速度的函數，根據本發明的導航裝置處理單元的運行頻率的發展。
具體實施例方式
本發明已經改進在尤其是在集成一個導航裝置方面，例如一個GPS接收機，在一個時計中，例如一個腕表。當然應該理解，本發明并不應該局限于此單個的申請并且可以完美地應用于其他的申請，其中希望將導航功能集成在由電池或者可重復充電的蓄電池供電的一個便攜裝置中。
圖1a示出了一個示意性的描述，作為時間的函數，實現現有技術的已知的解決方案的一個導航裝置的電流消耗，此解決方案存在于周期地啟動和關閉導航裝置的全部或者部分。此解決方案例如使用在開頭所述的日本專利申請的框架范圍內。
此已知的解決方案，如已經示出的，存在于周期地啟動和關閉該導航裝置。因此在確定的時刻0，t1，t2…，該導航裝置被啟動一般確定的周期時間Ton以允許所需要的位置、速度和時間的測量運行或者“PVT測量”。該導航裝置然后被關閉一確定的周期Ts1eep，該時間如上述的日本專利申請所示能夠是恒定的或者可變的。在此狀態下，重要地示出了該時鐘脈沖被典型地由處理單元逆流地(upstream)截止，以此該導航裝置被典型地提供，以使此處理單元的運行頻率是零。只有用于關閉該導航裝置的必要的元件(時鐘、計數器等等)仍舊運行。
根據已知的解決方案，該電流消耗，示出在圖1a的圖形的橫坐標上，當導航裝置被啟動時，或者是最大的電流值Imax也就是說，處理單元的節奏是由系統時鐘一般設置在它的運行頻率，當導航裝置被關閉時是電流的最小值Imin。此最小值Imin尤其存在于由為了重新啟動該導航裝置和/或在一定條件下仍舊接通的其他的元件所必須的元件所利用的剩余的功率消耗。
當該裝置由啟動狀態變化到關閉狀態時產生的功率消耗的頂點，以及相反的情況，如已經敘述的，引起了用于給導航裝置供電的電池或者可重復充電的蓄電池的壽命的大大地降低。
根據本發明，與圖1a所述的控制技術不同，該導航裝置的功率消耗作為活動的必須水平的函數被逐漸地調節。
圖1b示出了與圖1a相似的圖形，示意性地示出了實現根據本發明的控制方法的導航裝置的電流消耗。根據本發明，該導航裝置不再周期地啟動或者關閉，但是處理單元的運行頻率被調節到多個如此稱呼的降低的運行頻率fck2，fck3，fck4，fck5，其低于所謂的作為導航裝置的速度測量值的函數的處理單元的一般運行頻率fck1(或者fmax)。
特別的，與上述的日本專利申請No.10-206520不同，該導航裝置或者更精確的該導航裝置的處理單元不再關閉作為測量速度的函數的可變的時間周期，但是該裝置的運行，通過處理單元的運行頻率的調節，作為測量速度的函數被逐漸地調節。
示意性如圖1b所示，在處理單元的運行頻率fck1到fck5的每一個水平上，存在一個相應的電流消耗水平，參考為Ick1到Ick5作為運行頻率逐漸降低的這些電流的消耗水平被大大減少到與運行頻率fck1到fck5的比例相似的比例。
對比于典型實現的控制方法，該在實現本發明的方法期間產生的消耗峰值被大大降低到不明顯并且因此大大地對于電池或者可重復充電的蓄電池沒有害處。
實際上，本發明的導航裝置不再典型地如已知的導航裝置的情況周期地啟動或者關閉，但是它的運行或者更精確的該導航裝置處理單元的運行頻率作為使用條件的函數被調節和使用。這導致非常不明顯的對于給該裝置供電的電池或者可重復充電的蓄電池的限制。
根據本發明，優選聯系每一個運行頻率fck1，fck2，fck3，fck4，fck5，具有確定范圍的速度值，導航裝置的處理單元的運行頻率通過確定所述的速度的范圍被調節到合適的頻率，其中導航裝置的速度測量值被定位。如之后所見到的詳細情況，運行頻率的調節能夠被一般運行頻率fck1(或者fmax)的分數影響，以驅動降低的運行頻率fck2到fck5圖2示出了本發明的導航裝置的方框圖，整體標注為參考符號10，其允許了根據本發明的控制方法的實現。此導航裝置10，例如一個GPS，GLONASS，GALILEO或者其他的接收機設備，被一個電池或者可重復充電的蓄電池(未示出)供電，并且典型地含有接收裝置，用于接收導航信號，該裝置含有一個天線12用于檢測GPS(或者其他的)導航信號以及由天線12接收的導航信號的接收和成形單元14。接收和成形單元14以傳統的方式預放大和降低GPS導航信號(或者民用的1.57542GHz的級別)的無線電頻率RF到一個平均頻率IF以允許他們的處理。這些信號也典型地通過A/D轉換器在接收和成形單元14的輸出端進行取樣，以產生能夠由隨后的步驟處理的數字數據。
導航裝置10另外含有連接到接收和成形單元14的輸出端的導航信號處理裝置，以允許要得到的或者產生的位置、速度、時間測量或者PVT測量。這些處理裝置典型地含有一個第一相關和去模單元16，以將GPS導航信號與由接收機產生的導航信號進行相關處理，并且一個處理單元18允許由相關和去模單元16產生的數據被收集和處理以尤其得到PVT測量。
更具體的，相關和去模單元16一方面保證了“衛星的獲得”，即衛星信號載波的同步以及由衛星傳輸的偽隨機碼的相關以及由本地產生的偽隨機碼，并且另外一方面，“衛星的軌跡”，期間導航信號由衛星傳輸，被去模以從中得到對于確定位置、速度和時間所必須的數據。
處理裝置另外含有與處理單元18相連的存儲裝置20(RAM，EEPROM)，以允許位置、速度和時間的測量值被存儲，以及年鑒數據和偽隨機衛星碼。處理單元18另外典型地由一個時鐘或者時鐘裝置22在運行頻率fck被時鐘化。在一般的時間，此運行頻率fck等于一般的運行頻率fck1。
根據本發明，時鐘裝置22被設置用于調節處理單元18的運行頻率到多個較低的運行頻率，其中例如有四個fck2，fck3，fck4，fck5，低于處理單元的一般的運行頻率fck1作為由處理裝置確定的速度測量值的函數。在該例子中，時鐘裝置22因此通過一個調節函數標記的g(v)由處理單元18控制。如下面的見到的，此函數g(v)例如用于調節時鐘裝置22的分數。
通過該例子，時鐘裝置22可以含有，以沒有限制的方式，一個分割鏈，它的分割系數能夠被控制。通過使用四個二進制的分割級以及適合的定址裝置，例如能夠簡單地通過系數2、4、8或者16分割由時鐘裝置22發出的信號的頻率。
應該注意到處理單元18、存儲裝置20和時鐘裝置22能夠以簡單的微處理器的形式進行集成。對此，在本發明的特殊實施例的框架范圍內，可以使用市場上的標記有“coolRISCTM816 8-bit Micro-controller Core”的這種類型的微處理器。這種微處理器，由CSEM發展，IC設計，與EM微電子-Marin SA的合作滿足了上述的功能。與其的，此微處理器含有8.8MHz的內部的時鐘以及能夠被執行的由1，2，4，8或者16進行頻率分割的通用的指令，根據本發明的教導，為了影響作為測量的速度的函數的微處理器的運行頻率的調節。關于微處理器“CoolRISCTM”的附加的詳細的信息能夠在相關的可以由本領域的技術人員可以理解的技術資料容易地得到。
根據本發明的控制方法的一個實現，其能夠容易地被編程并且通過上述的微處理器有本領域的技術人員實現，下面參考附圖3a和3b進行描述。
圖3a示出了根據本發明的控制方法一個不受限制實現的實施例。在第一個步驟S100中，導航裝置或者GPS接收機被啟動。這個步驟例如是相應于在根據本發明的時計中容納的一個GPS接收機中的導航功能的開通，這個功能例如是在時計的控制板上通過用戶的按壓進行激活。
在GPS接收機啟動之后，處理單元的運行頻率fck(處理單元也意味著微處理器)在步驟102被調節到一般的運行頻率fck1(這個頻率fck1也可以被限定在最大的一般運行頻率fmax)。
隨后的步驟是用于搜索衛星或者SV(衛星運輸裝置)。此運行在步驟S104受到影響。幾何地，三個衛星是必須的用于得到合適的位置數據。實際上，為了消除在本地的接收機時鐘和衛星時鐘之間的同步不完整性，至少四個衛星是必須的用于得到足夠精確的位置和時間數據。此用于至少四個衛星的搜索通過在步驟S106中影響的測試進行標注。
如果衛星的數量是足夠的，在接收機位置的步驟S108，繼續進行確定接收機的速度和時間(PVT測量)。這些PVT測量值典型地被存儲并且如果必要，作為步驟S110所示出的進行顯示。
在步驟S112，可以根據希望關閉該GPS接收機，例如是在由用戶在時計的控制板上進行啟動之后。在肯定的情況下，該GPS接收機在步驟S118被關閉。
然而在否定的情況下，在此實施例的步驟S114，在測量的速度值v和確定的限制值vc之間進行比較。該值vc可以是任意固定的，例如并且以不限制的方式，在10lph的速度。如果測量的速度高于此限制值，處理單元的運行頻率fck在步驟S102被保持在一般的運行頻率fck1。
如果相反，測量的速度小于固定的限制vc，處理單元的運行頻率在步驟S116必須被調節，以使其適應使用條件。如上所述，運行頻率根據測量的速度的函數g(v)進行確定。
一旦運行頻率已經被調節，搜索衛星和確定位置的過程，速度和時間的測量可以被重復。
圖3b示意性示出了調節函數g(v)的不受限制的例子。此函數可以作為運行頻率fck1到fck5以及確定范圍的速度值A，B，C，D，E的結合進行標注。此函數例如可以以相應的表的形式實現，該表一方面含有確定范圍的速度值A到E，或者至少允許這些要確定的范圍的信息(限制值v1，v2，v3，vc)以及相應的運行頻率。通過實施例，用于時鐘裝置22來產生適合頻率所必須的分割系數被存儲，即例如1，2，4，8或者16，這也可以容易地通過上述的CoolRISCTM微處理器的通用指令實現。
原則上，處理單元的運行頻率的調節能夠或者通過直接調節運行頻率到所需要的值來實現，或者通過逐漸地以及順序地統計處理單元的運行頻率到所需要的值來實現，即通過將處理單元的運行頻率調節到通過所有的平均運行頻率的另外的運行頻率。運行頻率的逐漸的和實現的統計例如示出在圖1b中。
應該可以理解的是調節方式之一(直接或者順序)可以根據使用的條件被正視。應該被理解，處理單元的運行頻率的順序的調節提供了降低在功率消耗中的下降和峰值的優點，該功率消耗能夠破壞電池或者可重復充電的蓄電池。頻率的一個直接的調節能夠被正視以將運行的裝置快速地轉換到一個最大的運行狀態。
通過根據本發明的導航裝置的有利的變形，可以正視為導航裝置提供了業設備，該設備允許處理單元的運行頻率被自治地重復調節到一般的運行頻率fck1例如一個運動或者加速傳感器，其為處理單元提供關于在用戶態度的突然的改變的信息。
應該被理解，可以對本發明所述的方法和裝置的各種修改都沒有超出本發明的范圍。具體的，各種運行頻率的數量和分割不再限制于由此說明書根據所使用的微處理器所建議的數量(5)和分割(由1，2，4，8或者16進行的分割)。也可以記起通過實施例來滿足所需要功能的微處理器可以通過任何其他的滿足相似功能的等同裝置進行替換。
權利要求
1.用于控制由電池或者可重復充電的蓄電池供電的一個導航裝置(10)，例如一個GPS，GLONASS，GALILEO或者其他的接收機的方法，含有-接收裝置(12，14)用于接收導航信號；-處理裝置(16，18)用于處理所謂的導航信號并且用于產生一個位置、速度(v)和時間測量值，或者PVT測量值，所述的處理裝置含有一個處理單元(18)，其被設置以運行在第一個所謂的一般運行頻率(fck1)；和-時鐘裝置(22)用于產生所述的一般運行頻率(fck1)，此控制方法的特征在于含有下述的步驟-測量所述的導航裝置(10)的速度(v)；和-將所述的處理單元(18)的運行頻率(fck)調節到多個作為所述的速度測量值(v)的函數的低于所述的一般運行頻率(fck1)的所謂的降低的運行頻率(fck2，fck3，fck4，fck5)。
2.根據權利要求1的控制方法，其特征在于，所述的處理單元運行頻率(fck)的調節通過調節所述的時鐘裝置(22)的分割系數實現。
3.根據權利要求1或者2的控制方法，其特征在于，當所述的速度測量值(v)高于一個確定的限制值(vc)時，所述的處理單元(18)的運行頻率(fck)被調節到所述的一般運行頻率(fck1)。
4.根據權利要求1到3之一的控制方法，其特征在于，每一個運行頻率(fck1，fck2，fck3，fck4，fck5)是與一個確定范圍的速度值(A，B，C，D)相聯系。
5.根據權利要求4的控制方法，其特征在于，根據所述的速度測量值(v)是否位于一個或者另外所述的速度值(A，B，C，D)的確定范圍中，所述的處理單元(18)的運行頻率(fck)被直接或者逐漸地并且順序地調節到一個所述的運行頻率(fck1fck2fck3，fck4，fck5)。
6.導航裝置，例如一個GPS，GLONASS，GALILEO或者其他的接收機，由一個電池或者一個可重復充電的蓄電池進行供電，含有-接收裝置(12，14)用于接收導航信號；-處理裝置(16，18)用于處理所謂的導航信號并且用于產生一個位置、速度(v)和時間測量值，或者PVT測量值，所述的處理裝置含有一個處理單元(18)，其被設置以運行在第一個所謂的一般運行頻率(fck1)；和-時鐘裝置(22)用于產生所述的一般運行頻率(fck1)；其特征在于，所述的導航裝置另外含有裝置，用于將由所述的時鐘裝置(22)產生的所述的處理單元(18)的運行頻率調節到多個作為所述的速度測量值(v)的函數的低于所述的一般運行頻率(fck1)的所謂的降低的運行頻率(fck2，fck3，fck4，fck5)。
7.根據權利要求6的導航裝置，其特征在于，另外含有裝置，用于調節作為所述的速度測量值(v)函數的所述的時鐘裝置(22)的分割系數。
8.根據權利要求6或者7的導航裝置，其特征在于，另外含有態度檢測裝置，用于自治地將所述的處理單元(18)的運行頻率(fck)重復調節到所述的一般運行頻率(fck1)。
9.根據權利要求8的導航裝置，其特征在于，所述的用于自治地重復調節所述的處理單元(18)的運行頻率(fck)的態度檢測裝置含有一個運動或者加速傳感器。
10.含有根據權利要求6到9之一的導航裝置的時計。
全文摘要
本發明涉及一用于控制導航裝置的方法,例如一個衛星導航裝置,如GPS,GLONASS,GALILEO或者其他的接收機,以及允許此控制方法實現的導航裝置。根據本發明,導航裝置的運行為了節省能量被作為導航裝置的速度測量值(v)的函數進行調節。具體的,導航裝置適合的處理單元(18)的運行頻率(f
文檔編號G01C21/00GK1331406SQ0112214
公開日2002年1月16日 申請日期2001年7月3日 優先權日2000年7月4日
發明者P·-A·法林, F·皮茨尼, T·K·恩古蕓 申請人:阿蘇拉布股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
