專利名稱：延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的gps接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種GPS信號(hào)接收器，尤指一種在接收器關(guān)機(jī)后，可在較 長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍可獲得熱開機(jī)立即定位的GPS信號(hào)接收器。
背景技術(shù)：
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Position System, GPS)是由美國(guó)國(guó)防部自1970年代 開始發(fā)展的系統(tǒng)，共包含28顆GPS人造衛(wèi)星，運(yùn)行在六個(gè)軌道面上。每一GPS 人造衛(wèi)星利用1574.42MHz的載波固定發(fā)射1.023MHz的偽隨機(jī)碼(pseudorandom code)電波訊號(hào)，代表其所在位置。GPS接收器本身內(nèi)部即具有一高精度的頻率(clock)電路，其受到同樣頻率的 高精度頻率信號(hào)所驅(qū)動(dòng)，所述的高精度頻率信號(hào)是用以推動(dòng)GPS接收器內(nèi)部的關(guān) 聯(lián)器(correlator)電路。當(dāng)四個(gè)以上的關(guān)聯(lián)器追蹤接收不同人造衛(wèi)星的發(fā)射信號(hào)， 并計(jì)算出所述的信號(hào)的傳輸時(shí)間，則可反演算出GPS接收器自己本身所在地的坐 標(biāo)信息與高精度頻率信號(hào)的時(shí)間偏差(time offset)量。當(dāng)高精度頻率信號(hào)的時(shí)間偏 差量求得的后，GPS接收器內(nèi)部的高精度頻率電路可據(jù)此調(diào)整與原子鐘同步的 GPS頻率，其精確度高達(dá)數(shù)十億分的一秒(ns)。在一般GPS接收器的電源啟動(dòng)方面，GPS信號(hào)必須經(jīng)過信號(hào)擷取、信號(hào)追蹤、 數(shù)據(jù)位同步化、信號(hào)框(frame)同步化等一連串的連續(xù)作業(yè)后才能自信號(hào)中解析出 所需的信息。而每一筆GPS的數(shù)據(jù)格式是以連續(xù)5個(gè)次信號(hào)框(sub-frame)構(gòu)成， 各次信號(hào)框占據(jù)6秒時(shí)間。用以計(jì)算衛(wèi)星所在位置的星歷數(shù)據(jù)是根據(jù)第1~3次信 號(hào)框而來。而星歷數(shù)據(jù)(Ephemeris data)其還新速率是每四個(gè)小時(shí)上傳至衛(wèi)星，因 此G P S接收器也須再次下載還新后的星歷數(shù)據(jù)以再次計(jì)算衛(wèi)星的所在位置。因此當(dāng)一 GPS接收器在關(guān)機(jī)數(shù)個(gè)小時(shí)的后再次開機(jī)，在能正確定位的前，下 載星歷數(shù)據(jù)即約需花費(fèi)18至30秒。如果GPS接收器是在持續(xù)操作使用的狀態(tài)下 或關(guān)機(jī)非超過一小時(shí)，則由內(nèi)部電池電力所維持儲(chǔ)存的星歷數(shù)據(jù)仍屬有效而可供 定位計(jì)算，毋須重新下栽新的星歷數(shù)據(jù)，如此可節(jié)省18至30秒的等待時(shí)間。請(qǐng)參考圖2所示，為一現(xiàn)有GPS接收器的部分電路圖，當(dāng)中包含兩個(gè)主要的芯片組，分別是射頻芯片組(10 ) (GPSRFIC)與基頻芯片組(20 ) (GPSBaseband)。 當(dāng)接收器利用天線接收GPS訊號(hào)后會(huì)經(jīng)過一連串訊號(hào)放大、過濾噪聲、降頻、取 樣等前端作業(yè)過程(RFfrontend)，經(jīng)前端作業(yè)過程后的數(shù)據(jù)是輸入至所述的射 頻芯片組(10)，所述的射頻芯片組(10)的輸出訊號(hào)則輸入基頻芯片組(20)， 其中基頻芯片組(20)是主要的數(shù)據(jù)分析、運(yùn)算與處理核心。所述的基頻芯片組(20)包含有一實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21 )(內(nèi)含備份內(nèi)存)、 一時(shí)序控制單元(22)、 一關(guān)聯(lián)器單元(23)、 一處理單元(24)、 一內(nèi)存(25) 與一通用輸入/輸出單元(26)。在電力供應(yīng)部分，前述射頻芯片組(10)與基頻芯片組(20)均是連接一主 供應(yīng)電源以獲得所需的工作電壓，所述的主供應(yīng)電源也連接一內(nèi)建的電池(30) 并對(duì)其進(jìn)行充電作業(yè)?；l芯片組(20)本身與所述的實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21 )兩 者是采用互為獨(dú)立的電源(Vccl)(Vcc2),換言的，在主電源斷電時(shí)實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器 (21 )是由電池(30)提供工作電壓。即使GPS接收器電源關(guān)閉，經(jīng)由電池(30)供電下，所述的實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器 (21)仍可繼續(xù)運(yùn)作，而數(shù)據(jù)儲(chǔ)存暫存在內(nèi)部的備份內(nèi)存中。因此，當(dāng)GPS接收 器在關(guān)才幾后的短時(shí)間之內(nèi)再次開機(jī)(約在20秒以內(nèi))，即所謂的熱開機(jī)(HotStart)， 則實(shí)時(shí)頻率的預(yù)估偏差量?jī)H是在0.5毫秒(ms)之內(nèi)(仍可進(jìn)行立即開機(jī)的最大時(shí)間 誤差值以內(nèi))，數(shù)據(jù)位同步化的作業(yè)不須重新進(jìn)行而可預(yù)估得知，因此可達(dá)到立 即開機(jī)定位的效果。但是前述電路的缺點(diǎn)在于所述的實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21)是使用一般石英振蕩 產(chǎn)生頻率信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是耗電量極低(約5微安培左右)，但其精確度只有+Z-25ppm， 在較差的情況下，可能在20秒的關(guān)機(jī)時(shí)間內(nèi)便有著0.5毫秒的偏差量(已超過可快 速定位估算的最大時(shí)間誤差)，導(dǎo)致熱開機(jī)模式容許時(shí)間極為短暫，通常是在關(guān)機(jī) 后的20秒以內(nèi)再重新開機(jī)才適用，然就一般臨時(shí)性停車的情況而論，至少在l 分鐘以上，前述熱開機(jī)模式根本無從適用。本實(shí)用新型主要為基于前述現(xiàn)有技術(shù)時(shí)間誤差過大而無法立即開機(jī)定位的現(xiàn) 象下，而考慮提供一種如何在較長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)機(jī)狀態(tài)下(例如15分鐘)，仍使內(nèi)部 電路保持在可立即開機(jī)定位的極低時(shí)間誤差數(shù)值下，提供一 關(guān)機(jī)后較長(zhǎng)時(shí)間仍可 進(jìn)行立即開機(jī)定位的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容由于現(xiàn)有GPS接收器允許熱開機(jī)的時(shí)間過在短暫，本實(shí)用新型的目的便是提供一種延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的GPS接收器，在不須大幅變動(dòng)GPS接收器的原有架構(gòu)下，延長(zhǎng)允許熱開機(jī)的時(shí)間。為達(dá)到前述目的，本實(shí)用新型的GPS接收器包含有 一電池，是由一主供應(yīng)電源充電而儲(chǔ)存有備份電力；一低壓差穩(wěn)壓器，是具有一電源輸入端、 一電源輸出端與一使能端，所述的 電源輸入端連接所述的電池；一射頻芯片組，其一工作電壓輸入端與一頻率信號(hào)輸入端分別連接所述的電 池與一溫度補(bǔ)償震蕩器，所述的溫度補(bǔ)償震蕩器另連接所述的低壓差穩(wěn)壓器的電 源輸出端；一基頻芯片組，其具有第一工作電壓輸入端與第二工作電壓輸入端，其內(nèi)部 包含一實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器、 一時(shí)序控制單元、 一關(guān)聯(lián)器單元、 一處理單元、 一內(nèi)存、 一通用輸入/輸出單元與一供電倒數(shù)定時(shí)器，其中，所述的第一工作電壓輸入端 連接主供應(yīng)電源，所述的第二工作電壓輸入端連接所述的電池，所述的時(shí)序控制 單元連接低壓差穩(wěn)壓器的電源輸出端。與現(xiàn)有技術(shù)比較本實(shí)用新型的有益效果在于，首先，利用前述電路，在主供 應(yīng)電源中斷時(shí)開始執(zhí)行倒數(shù)，由于所述的倒數(shù)期間內(nèi)低壓差穩(wěn)壓器可持續(xù)輸出電 壓至?xí)r序控制單元與所述的具有極高時(shí)間精確度的溫度補(bǔ)償震蕩器(誤差在 0.5ppm),令兩者保持持續(xù)運(yùn)作，此種作法確保GPS接收器內(nèi)部的頻率信號(hào)仍保 持運(yùn)作，故GPS接收器只要在供電倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)段內(nèi)重新開機(jī)，由于系統(tǒng)仍保持在 立即開機(jī)的0.5Ms時(shí)間誤差以內(nèi)，自然可在開機(jī)后，立即估算與定位，獲得熱開 才幾的迅速啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)；其次，如前述傳統(tǒng)實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器的誤差為25ppm下，20秒鐘后，即超過可 立即開機(jī)估算的0.5mS的時(shí)間誤差，而本實(shí)用新型則利用日益普與0.5ppm的溫 度補(bǔ)償震蕩器為的，也即，可達(dá)到增加50倍左右的時(shí)間精確度，換算的下，本實(shí) 用新型可延長(zhǎng)至15分鐘左右才達(dá)到0.5mS的最大時(shí)間誤差，是以，本實(shí)用新型至 少可在15分鐘以內(nèi)仍可達(dá)到立即開機(jī)定位的效果，當(dāng)然，若采用還高精度的振蕩 器，關(guān)機(jī)時(shí)間則可再加長(zhǎng)。


圖1是本實(shí)用新型的一詳細(xì)電路圖；圖2是現(xiàn)有一GPS接收器的部分電路圖。附圖標(biāo)記說明10-射頻芯片組；12-溫度補(bǔ)償震蕩器；20-基頻芯片組； 21-實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器；22-時(shí)序控制單元；23-關(guān)聯(lián)器單元；24-處理單元；25 -內(nèi)存；26-通用輸入/輸出單元；27-供電倒數(shù)定時(shí)器；30-電池；32 -蕭特 基二極管；40-低壓差穩(wěn)壓器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型的GPS接收器主要包含有一射頻芯片組(10)、 一基頻芯片組(20)、 一電池(30)與一低壓差穩(wěn)壓器(40)，前述基頻芯片組 (20)的第一工作電壓輸入端(VCC1)是連接一主供應(yīng)電源，所述的主供應(yīng)電源通 過一蕭特基二極管(32)連接所述的電池(30)。射頻芯片組(10)的一頻率信號(hào)輸入端(CKI)連接一溫度補(bǔ)償震蕩器(12)的 輸出端，其一射頻信號(hào)輸入端(RFIN)是接收經(jīng)過射頻前段放大后的信號(hào)，而其一 工作電壓輸入端(VCCA)是連接電池(30);所述的射頻芯片組(10)的一頻率使 能端(CLKENA)是連接所述的基頻芯片組(20)。基頻芯片組(20)內(nèi)部包含一實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21 )(內(nèi)含備份內(nèi)存)、一 時(shí)序控制單元(22)、 一關(guān)聯(lián)器單元(23)、 一處理單元(24)、 一內(nèi)存(25)、 一通用輸入/輸出單元(26)與一供電倒數(shù)定時(shí)器(27);又基頻芯片組(20) 具有一第二工作電壓輸入端(VCC2)，是連接所述的電池(30)，而供電倒數(shù)定時(shí) 器(27)是輸出一控制信號(hào)至射頻芯片組(10)的頻率使能端(CLKENA)。低壓差穩(wěn)壓器(40)的一電源輸入端(Vi)連接電池(30)，其一電源輸出端(Vo) 則連接時(shí)序控制單元(22)與溫度補(bǔ)償震蕩器(12),其一使能端(E)則接收供電 倒數(shù)定時(shí)器(27)所送出的控制信號(hào)。在前述的架構(gòu)的下，所述的實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21)與供電倒數(shù)定時(shí)器(27) 使用第一獨(dú)立工作電壓，即來自在第二工作電壓輸入端(VCC2);所述的時(shí)序控制 單元(22)使用第二獨(dú)立工作電壓，即來自在低壓差穩(wěn)壓器(40)的電源輸出端 (Vo);而關(guān)聯(lián)器單元(23)、處理單元(24)、內(nèi)存(25 )與通用輸入/輸出單元(26)均使用第三獨(dú)立工作電壓.即來自在第一電源輸入端(VCC1)。。在GPS接收器開機(jī)搡作的狀態(tài)下，由于有主供應(yīng)電源的存在，故主供應(yīng)電源 可對(duì)電池(30)進(jìn)行充電作業(yè)，且同時(shí)提供射頻芯片組(10)、基頻芯片組(20) 與低壓差穩(wěn)壓器(40)所需的工作電壓。一旦GPS接收器關(guān)機(jī)時(shí)，由電池(30)輸出備用電力予射頻芯片組的頻率電 路(10)、實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21 )、供電倒數(shù)定時(shí)器(27)與低壓差穩(wěn)壓器(40)。 所述的供電倒數(shù)定時(shí)器(27)同時(shí)開始倒數(shù)計(jì)時(shí)，倒數(shù)計(jì)時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短可依據(jù)需 求先行預(yù)設(shè)，例如15分鐘，其時(shí)間長(zhǎng)短可根據(jù)電池(30)的儲(chǔ)電能力而決定。在 倒數(shù)過程中，低壓差穩(wěn)壓器(40)可持續(xù)輸出電壓予時(shí)序控制單元(22)、溫度 補(bǔ)償震蕩器(12)與RFIC的頻率產(chǎn)生電路，令兩者保持持續(xù)運(yùn)作，此種作法確 保GPS接收器內(nèi)部的頻率信號(hào)仍保持精確運(yùn)作。故GPS接收器只要在供電倒數(shù) 計(jì)時(shí)時(shí)段內(nèi)重新開機(jī)，自然具有熱開機(jī)迅速啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，可立即執(zhí)行定位運(yùn)算， 不須進(jìn)入較長(zhǎng)時(shí)間的暖開機(jī)(WORMSTART),而在前述GPS接收器關(guān)機(jī)而僅 以電池(30)供電的下，所述的射頻芯片組(10)在得知系統(tǒng)關(guān)機(jī)的模式下(經(jīng) 由其RCVRENA端收到低電位訊號(hào)得知)，也處在僅輸出頻率訊號(hào)的省電模式 (CLOCKONLY)，只對(duì)頻率電路供電，其耗電量也相對(duì)降低(由10mA降低至 約0.3mA左右)，整體關(guān)機(jī)時(shí)的動(dòng)作在最保守的估計(jì)下，至少可維持3小時(shí)以上 的電力。而在所述的允許的較長(zhǎng)關(guān)機(jī)期間，相關(guān)的實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(27)、溫度補(bǔ)償 震蕩器(12)以及時(shí)序控制單元(22)均處在運(yùn)作狀態(tài)，如此，仍保持類似在一 般開機(jī)正常模式的精準(zhǔn)時(shí)鐘狀態(tài)，因此，當(dāng)重新開機(jī)時(shí)，若時(shí)鐘仍精準(zhǔn)的前提下， 即可立刻預(yù)估出實(shí)際時(shí)間而無需重新接收數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)間，達(dá)到立即開機(jī)立即使用 的效果，解決較長(zhǎng)時(shí)間開機(jī)等待定位的不便與困擾。而在倒數(shù)時(shí)間終止時(shí)，若GPS接收器仍保持關(guān)機(jī)狀態(tài)，所述的供電倒數(shù)定時(shí) 器(27)即發(fā)出一信號(hào)予低壓差穩(wěn)壓器(40)的使能端與射頻芯片組(10)的頻 率使能端，令低壓差穩(wěn)壓器(40)停止工作，且射頻芯片組(10)停止頻率輸出， 此舉可確保所述的充電電池(30 )不會(huì)過度消耗儲(chǔ)存的電力，而依舊保有足夠能 源供應(yīng)至實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器(21),使其仍可正常運(yùn)作。綜上所述，本實(shí)用新型主要為運(yùn)用線路中的高精度時(shí)鐘訊號(hào)，使其可在較長(zhǎng) 時(shí)間的關(guān)機(jī)狀態(tài)下，仍保持在可立即開機(jī)定位的低時(shí)間誤差狀態(tài)，而線路方面，本實(shí)用新型以電池儲(chǔ)存的備份電力同時(shí)提供射頻芯片組與基頻芯片組部分的工作 電壓，令高精度時(shí)鐘在所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)仍處在工作狀態(tài)，令GPS接收器的熱開機(jī) 時(shí)自原來的20秒延長(zhǎng)至15分鐘甚至幾小時(shí)(至少較傳統(tǒng)方式增加約50倍的充裕時(shí)間)，在實(shí)際應(yīng)用上將相對(duì)提高使用者的便利性，再者，即使運(yùn)用到備份電力，仍考慮到電池的貯能狀況，令關(guān)機(jī)狀態(tài)下應(yīng)有的工作電壓依舊正常提供；而原G P S 接收器的電路架構(gòu)不須大幅改變，僅調(diào)整部份線路配置與加設(shè)一穩(wěn)壓器便具有延 長(zhǎng)熱開機(jī)快速定位時(shí)間的顯著優(yōu)勢(shì)。以上說明對(duì)本新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修 改，變化，或等效，但都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的GPS接收器，其特征在于其包含一電池，其由一主供應(yīng)電源充電而儲(chǔ)存?zhèn)浞蓦娏Γ灰环€(wěn)壓器，其具有一電源輸入端、一電源輸出端與一使能端，所述的電源輸入端連接所述的電池；一射頻芯片組，其一工作電壓輸入端與一頻率信號(hào)輸入端分別連接所述的電池與一溫度補(bǔ)償震蕩器，所述的溫度補(bǔ)償震蕩器另連接所述的穩(wěn)壓器的電源輸出端；一基頻芯片組，其具有第一工作電壓輸入端與第二工作電壓輸入端，其內(nèi)部包含一實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器、一時(shí)序控制單元、一關(guān)聯(lián)器單元、一處理單元、一內(nèi)存、一輸入/輸出單元與一供電倒數(shù)定時(shí)器，其中，所述的第一工作電壓輸入端連接主供應(yīng)電源，所述的第二工作電壓輸入端連接所述的電池，所述的時(shí)序控制單元連接穩(wěn)壓器的電源輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的GPS接收器，其特征在于 所述的實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器與供電倒數(shù)定時(shí)器分別與所述電池提供的一第二電源相連 接，使用來自在第二電源輸入端的獨(dú)立工作電壓；所述的時(shí)序控制單元與所述的 穩(wěn)壓器相連接，使用來自在穩(wěn)壓器的獨(dú)立工作電壓；所述的關(guān)聯(lián)器單元、處理單元、內(nèi)存與輸入/輸出單元分別與所述電池提供的一第一電源相連接，使用來自 在第一電源輸入端的獨(dú)立工作電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所迷延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的GPS接收器，其特征在 于所述的供電倒數(shù)定時(shí)器分別與所述的穩(wěn)壓器的使能端以及所述的射頻芯片組 的頻率使能端的相連接，用以輸出一控制信號(hào)至所述的穩(wěn)壓器的使能端與所述的 射頻芯片組的頻率使能端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的GPS接收器，其特征在于 所述的穩(wěn)壓器為 一低壓差型式穩(wěn)壓器。
專利摘要本實(shí)用新型為一種延長(zhǎng)允許熱開機(jī)時(shí)間的GPS接收器，其包含一電池，其由一主供應(yīng)電源充電而儲(chǔ)存?zhèn)浞蓦娏?；一穩(wěn)壓器，其具有一電源輸入端、一電源輸出端與一使能端，電源輸入端連接電池；一射頻芯片組，其一工作電壓輸入端與一頻率信號(hào)輸入端分別連接電池與一溫度補(bǔ)償震蕩器，溫度補(bǔ)償震蕩器另連接所述的穩(wěn)壓器的電源輸出端；一基頻芯片組，其具有第一工作電壓輸入端與第二工作電壓輸入端，其內(nèi)部包含一實(shí)時(shí)頻率產(chǎn)生器、一時(shí)序控制單元、一關(guān)聯(lián)器單元、一處理單元、一內(nèi)存、一輸入/輸出單元與一供電倒數(shù)定時(shí)器，其中，所述的第一工作電壓輸入端連接主供應(yīng)電源，所述的第二工作電壓輸入端連接電池，時(shí)序控制單元連接穩(wěn)壓器的電源輸出端。
文檔編號(hào)G01S5/14GK201126476SQ20072012719
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者黃奕平 申請(qǐng)人:威航科技股份有限公司