一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)及方法，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成，所述的定時(shí)喚醒模塊，利用定時(shí)觸發(fā)機(jī)制在用戶設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的采集及傳送，在其余的時(shí)間系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)；所述的能效管理模塊，隨著能量?jī)?chǔ)備的下降，系統(tǒng)降低數(shù)據(jù)采集及傳送的頻率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)能量?jī)?chǔ)備低于10%時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)部分輔助功能，確保系統(tǒng)永久工作；所述的星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊，利用歷史數(shù)據(jù)及軌跡預(yù)測(cè)當(dāng)前位置，縮小衛(wèi)星搜索范圍。本發(fā)明由于超低功耗的管理，使微型遠(yuǎn)程追蹤器的功耗大幅降低，可以使該類型的設(shè)備更微型、更智能，應(yīng)用更廣泛。
【專利說(shuō)明】—種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微型電子設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微型遠(yuǎn)程追蹤器應(yīng)用于野外，無(wú)法通過(guò)市電提供能源，這種設(shè)備均由鋰電池供電，而且微型遠(yuǎn)程追蹤器要求做到很小的體積和很輕的重量，電池的容量配置不能太大。降低微型遠(yuǎn)程追蹤器整機(jī)功耗是系統(tǒng)能可靠運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前比較普遍的處理方式是:選用低功耗的元器件和模塊，減少系統(tǒng)的功能，降低系統(tǒng)采集的頻率。這些處理方式雖然都能降低功耗，但是對(duì)一款高性能的微型遠(yuǎn)程追蹤器來(lái)說(shuō)，這些處理方式還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)及方法，使微型遠(yuǎn)程追蹤器的功耗大幅降低，使該類型設(shè)備更微型、更智能。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成，上述模塊都與微處理器連接；利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘的定時(shí)功能，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間與設(shè)定的定時(shí)時(shí)間相匹配時(shí)，芯片的INTA引腳輸出有效電平觸發(fā)微控制器的外部中斷，從而喚醒微控制器退出低功耗模式，在處理完任務(wù)后繼續(xù)進(jìn)入低功耗模式，在下一個(gè)定時(shí)匹配周期又觸發(fā)外部中斷退出低功耗模式，如此周而復(fù)始；該實(shí)時(shí)時(shí)鐘與微控制器完全獨(dú)立，單獨(dú)的時(shí)鐘系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0005]一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理方法，其系統(tǒng)由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成；所述的定時(shí)喚醒模塊，利用定時(shí)觸發(fā)機(jī)制在用戶設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的采集及傳送，在其余的時(shí)間系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)；所述的能效管理模塊，隨著能量?jī)?chǔ)備的下降，系統(tǒng)降低數(shù)據(jù)采集及傳送的頻率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)能量?jī)?chǔ)備低于10%時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)部分輔助功能，確保系統(tǒng)永久工作；所述的星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊，利用歷史數(shù)據(jù)及軌跡預(yù)測(cè)當(dāng)前位置，縮小衛(wèi)星搜索范圍，縮短了衛(wèi)星定位采集所需時(shí)間，降低了系統(tǒng)功耗。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述的定時(shí)喚醒模塊，通過(guò)遠(yuǎn)程加密短消息指令設(shè)置微控制器處于待機(jī)模式和超低功耗模式；待機(jī)模式時(shí)系統(tǒng)處于間歇工作狀態(tài)，并且降低微處理器的工作頻率，關(guān)閉部分輔助電路；超低功耗模式時(shí)在待機(jī)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)發(fā)送頻率，關(guān)閉微處理器主工作時(shí)鐘，只有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路處于工作狀態(tài)，超低功耗模式時(shí)的系統(tǒng)功耗比待機(jī)模式的系統(tǒng)功耗進(jìn)一步降低；服務(wù)器端可以工作于主動(dòng)查詢狀態(tài)，這種狀態(tài)下服務(wù)器端能實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求，并且微型遠(yuǎn)程追蹤器能實(shí)時(shí)響應(yīng)該請(qǐng)求；在服務(wù)器端工作于主動(dòng)查詢狀態(tài)時(shí)，設(shè)置微控制器處于待機(jī)模式，在這種模式下，通信模塊處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)總工作電流小于ImA ;當(dāng)系統(tǒng)接收到用戶指令，通信模塊能被喚醒，待數(shù)據(jù)采集并處理完成后系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；服務(wù)器端也可以工作于被動(dòng)接收狀態(tài)，這種狀態(tài)下服務(wù)器端只能在用戶設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)接收數(shù)據(jù)；在服務(wù)器端工作于被動(dòng)查詢狀態(tài)時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程短消息指令設(shè)置微控制器處于低功耗模式，在這種模式下，微控制器處于睡眠模式，微處理器的主時(shí)鐘關(guān)閉，只有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路處于工作狀態(tài)，其余所有外設(shè)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)總工作電流小于0.1mA ;當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定的時(shí)間數(shù)據(jù)匹配后，實(shí)時(shí)時(shí)鐘通過(guò)中斷方式喚醒微控制器，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集并傳送至服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集與傳送完成后，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入超低功耗模式。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的能效管理模塊，利用微控制器內(nèi)部的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)鋰電池的輸出電壓并計(jì)算鋰電池的剩余容量；當(dāng)鋰電池剩余容量低于50%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入超低功耗模式；當(dāng)鋰電池剩余容量低于30%時(shí)，在超低功耗模式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低系統(tǒng)采集的頻率；當(dāng)鋰電池剩余容量低于15%時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉所有的輔助電路和模塊，只保證系統(tǒng)最基本的功能應(yīng)用；這種多級(jí)能耗管理方式和智能化的控制方法，大大降低了系統(tǒng)的功耗，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的工作時(shí)間。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊，采用獨(dú)立的后備電池，單獨(dú)給星歷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供電，確保星歷數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新并長(zhǎng)期有效；該星歷數(shù)據(jù)可用于預(yù)判以后工作中可用的衛(wèi)星，這種控制方法可以縮短模塊搜索衛(wèi)星的時(shí)間，從而減少系統(tǒng)的采集時(shí)間，降低系統(tǒng)的功耗。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于超低功耗的管理，使微型遠(yuǎn)程追蹤器的功耗大幅降低，延長(zhǎng)了微型遠(yuǎn)程追蹤器系統(tǒng)的工作時(shí)間，可以使該類型的設(shè)備更微型、更智能，應(yīng)用更廣泛。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1圖1是微控制器電路圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成，上述模塊都與微處理器連接；利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘的定時(shí)功能，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間與設(shè)定的定時(shí)時(shí)間相匹配時(shí)，芯片的INTA引腳輸出有效電平觸發(fā)微控制器的外部中斷，從而喚醒微控制器退出低功耗模式，在處理完任務(wù)后繼續(xù)進(jìn)入低功耗模式，在下一個(gè)定時(shí)匹配周期又觸發(fā)外部中斷退出低功耗模式，如此周而復(fù)始；該實(shí)時(shí)時(shí)鐘與微控制器完全獨(dú)立，單獨(dú)的時(shí)鐘系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0013]一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理方法，其系統(tǒng)由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成；所述的定時(shí)喚醒模塊，利用定時(shí)觸發(fā)機(jī)制在用戶設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的采集及傳送，在其余的時(shí)間系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)；所述的能效管理模塊，隨著能量?jī)?chǔ)備的下降，系統(tǒng)降低數(shù)據(jù)采集及傳送的頻率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)能量?jī)?chǔ)備低于10%時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)部分輔助功能，確保系統(tǒng)永久工作；所述的星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊，利用歷史數(shù)據(jù)及軌跡預(yù)測(cè)當(dāng)前位置，縮小衛(wèi)星搜索范圍，縮短了衛(wèi)星定位采集所需時(shí)間，降低了系統(tǒng)功耗。
[0014]圖1為微控制器電路圖，本發(fā)明以MSP430F2419為核心部件，本電路中27腳INTA連接至實(shí)時(shí)時(shí)鐘的定時(shí)輸出引腳INTA，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘引腳INTA為低電平時(shí)即定時(shí)輸出低電平時(shí)，微控制器產(chǎn)生外部中斷，微控制器被喚醒。
[0015]圖2為實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，1、2腳連接32768Hz的無(wú)源晶振，給實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供時(shí)鐘周期信號(hào)，5、6腳接微控制器的IO 口，微控制器通過(guò)SCL和SDA即可設(shè)置定時(shí)的時(shí)間，讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘的數(shù)據(jù)，3腳是定時(shí)的輸出引腳，在定時(shí)匹配后該引腳會(huì)持續(xù)輸出低電平，觸發(fā)微控制器的外部中斷。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理系統(tǒng)，其特征在于，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成，上述模塊都與微處理器連接；利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘的定時(shí)功能，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間與設(shè)定的定時(shí)時(shí)間相匹配時(shí)，芯片的INTA引腳輸出有效電平觸發(fā)微控制器的外部中斷，從而喚醒微控制器退出低功耗模式，在處理完任務(wù)后繼續(xù)進(jìn)入低功耗模式，在下一個(gè)定時(shí)匹配周期又觸發(fā)外部中斷退出低功耗模式，如此周而復(fù)始；該實(shí)時(shí)時(shí)鐘與微控制器完全獨(dú)立。
2.一種用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理方法，其特征在于，其系統(tǒng)由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、定時(shí)喚醒模塊、能效管理模塊、星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊組成；所述的定時(shí)喚醒模塊，利用定時(shí)觸發(fā)機(jī)制在用戶設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的采集及傳送，在其余的時(shí)間系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)；所述的能效管理模塊，隨著能量?jī)?chǔ)備的下降，系統(tǒng)降低數(shù)據(jù)采集及傳送的頻率，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)能量?jī)?chǔ)備低于10%時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)部分輔助功能，確保系統(tǒng)永久工作；所述的星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊，利用歷史數(shù)據(jù)及軌跡預(yù)測(cè)當(dāng)前位置，縮小衛(wèi)星搜索范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理方法，其特征在于，所述的定時(shí)喚醒模塊，通過(guò)遠(yuǎn)程加密短消息指令設(shè)置微控制器處于待機(jī)模式和超低功耗模式；待機(jī)模式時(shí)系統(tǒng)處于間歇工作狀態(tài)，并且降低微處理器的工作頻率，關(guān)閉部分輔助電路；超低功耗模式時(shí)在待機(jī)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)發(fā)送頻率，關(guān)閉微處理器主工作時(shí)鐘，只有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路處于工作狀態(tài)，超低功耗模式時(shí)的系統(tǒng)功耗比待機(jī)模式的系統(tǒng)功耗進(jìn)一步降低；服務(wù)器端可以工作于主動(dòng)查詢狀態(tài)，這種狀態(tài)下服務(wù)器端能實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求，并且微型遠(yuǎn)程追蹤器能實(shí)時(shí)響應(yīng)該請(qǐng)求；在服務(wù)器端工作于主動(dòng)查詢狀態(tài)時(shí)，設(shè)置微控制器處于待機(jī)模式，在這種模式下，通信模塊處于待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)總工作電流小于ImA ；當(dāng)系統(tǒng)接收到用戶指令，通信模塊能被喚醒，待數(shù)據(jù)采集并處理完成后系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；服務(wù)器端也可以工作于被動(dòng)接收狀態(tài)，這種狀態(tài)下服務(wù)器端只能在用戶設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)接收數(shù)據(jù)；在服務(wù)器端工作于被動(dòng)查詢狀態(tài)時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程短消息指令設(shè)置微控制器處于低功耗模式，在這種模式下，微控制器處于睡眠模式，微處理器的主時(shí)鐘關(guān)閉，只有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路處于工作狀態(tài)，其余所有外設(shè)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)總工作電流小于0.1mA ；當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定的時(shí)間數(shù)據(jù)匹配后，實(shí)時(shí)時(shí)鐘通過(guò)中斷方式喚醒微控制器，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集并傳送至服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集與傳送完成后，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入超低功耗模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理方法，其特征在于，所述的能效管理模塊，利用微控制器內(nèi)部的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)鋰電池的輸出電壓并計(jì)算鋰電池的剩余容量；當(dāng)鋰電池剩余容量低于50%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入超低功耗模式；當(dāng)鋰電池剩余容量低于30%時(shí)，在超低功耗模式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低系統(tǒng)采集的頻率；當(dāng)鋰電池剩余容量低于15%時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉所有的輔助電路和模塊，只保證系統(tǒng)最基本的功能應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微型遠(yuǎn)程追蹤器的能效管理方法，其特征在于所述的星歷數(shù)據(jù)熱備份模塊，采用獨(dú)立的后備電池，單獨(dú)給星歷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供電，確保星歷數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新并長(zhǎng)期有效；該星歷數(shù)據(jù)可用于預(yù)判以后工作中可用的衛(wèi)星。
【文檔編號(hào)】G06Q50/00GK103617475SQ201310508193
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】周明輝, 趙運(yùn)林, 周立波 申請(qǐng)人:湘潭力博電氣技術(shù)有限公司