[实用新型]北斗用户机低功效装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及北斗用户机，尤其是涉及一种北斗用户机低功效装置。

背景技术

北斗一代卫星导航定位系统是我国自行研制和建立的打破垄断、拥有完全自主知识产权的导航定位系统；该系统是集测量技术、定位技术、数字通信和扩频技术为一体的、全天候的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、定位、通信系统。该系统的建立极大地提高了我国的国际战略地位，并将在我国的国防军事及国民经济等领域得到广泛应用。

北斗系统具有定位、通信、授时三大功能；除军事用途外，在测绘、地质海洋探测、灾害监控、电信、水利、公路交通、铁路运输等方面均可发挥重要作用。目前，北斗用户机主要有指挥型用户机、普通用户机(手持、车载等)和授时机等。

北斗用户机主要完成定位，通信和授时功能。而由于许多使用环境的特殊性，北斗用户机的低功耗特性成为了一项十分关键的技术指标，低功耗指标也将直接决定北斗卫星导航定位系统能否在许多领域(如海洋探测、灾害监控、水利、森林、交通等)得到更大的应用。因此，针对北斗用户机进行低功耗(甚至微功耗)设计是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种功效低的北斗用户机低功效装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种北斗用户机低功效装置，包括接收模块，接收模块上设置有接收通道单元，在接收模块上至少设置有两个接收通道单元，

一个通道单元完成正常北斗用户机所需要完成的业务；

另一个通道为监听通道单元，监听通道单元在极低功耗的处理器监控下工作，使北斗用户机整机器处于微功耗的待命状态，这种工作模式下，北斗用户机设备的所有其它电路处于休眠和关机模式状态，仅需要传输数据或完成其它任务时才将各单元电路按需开启。

所述接收通道单元和监听通道单元均采用DSP芯片来实现，接收通道单元和监听通道单元均集成在接收模块上。

本实用新型对北斗用户机进行低功耗设计，以完整实现北斗系统功能和适用于行业使用需求为前提，有效解决北斗用户机发射功率较大与行业用户对低功耗需求的矛盾。本实用新型北斗用户机的低功耗设计，充分考虑技术实现上的先进性。同时，由于低功耗用户机的使用环境大多是无人职守和无法人工职守等情况，并且还与其它电子设备配合使用。因此，对设备自身的能量状态、工作状态进行监测上报也是十分必要的。采用本实用新型的技术方案能实现了低功效的要求。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

具体实施方式

下图为普通北斗用户机的基本工作原理框图。

本实用新型一种北斗用户机低功效装置的结构如图1所示：一种北斗用户机低功效装置，包括接收模块，接收模块上设置有接收通道单元，在接收模块上至少设置有两个接收通道单元，

一个通道单元完成正常北斗用户机所需要完成的业务；

另一个通道为监听通道单元，监听通道单元在极低功耗的处理器监控下工作，使北斗用户机整机器处于微功耗的待命状态，这种工作模式下，北斗用户机设备的所有其它电路处于休眠和关机模式状态，仅需要传输数据或完成其它任务时才将各单元电路按需开启。

所述接收通道单元和监听通道单元均采用DSP芯片来实现，接收通道单元和监听通道单元均集成在接收模块上。即本实用新型在传统的接收模块上不仅设置有用于完成正常北斗用户机所需要完成的业务的接受通道单元，该接受通道单元采用DSP芯片；另外本实用新型在传统的接收模块上还设置有监听通道单元，该监听通道单元采用DSP芯片，采用DSP芯片的接受通道单元和监听通道单元都集成在传统的接收模块上，并且相应接口进行连接。在本实用新型中，接收模块可以采用传统的电路模块，完成正常北斗用户机所需要完成的业务的通道单元为传统技术，采用DSP芯片来实现。在本实用新型中监听通道在极低功耗的处理器监控下工作即为由DSP芯片处理器来实现。在图1中，接收模块还包括LNA(低噪声放大器)、变频电路、IF放大电路、时钟控制单元、电压控制(压控)振荡器(VCO)；发射模块包括LPA电路、变频电路、双相移相键控(BPSK)，本系统还包括D/A转换和A/D转换单元、系统时钟单元、Costas环单元、PN单元、PN捕获单元、PN跟踪单元、相位纠正单元、解卷积单元、循环冗余检验(CRC)、应用处理单元、卷积单元、扩频单元、RS232串行通讯接口、智能卡、电源管理单元。

本实用新型实现低功耗设计的方式1-监听通道设计：目前国内所有的北斗用户机在技术上大同小异，均采用的是以一个接收通道接收两颗以上卫星信号的方法，完成北斗用户机的设计制作。而这种实现方法在低功耗方面是没有处理手段的。本是用新型在电路结构上进行的创新点是设计至少两个接收通道，一个通道完成正常北斗用户机所需要完成的业务；而另一个通道则为监听通道。监听通道在极低功耗的处理器监控下工作，使北斗用户机整机器处于微功耗的待命状态。这种工作模式下，北斗用户机设备的所有其它电路处于休眠和关机模式状态，仅需要传输数据或完成其它任务时才将各单元电路按需开启。以设计监听工作模式为主要低功耗手段的同时，本实用新型实现低功耗设计还包含有其它处理方式-硬件低功耗设计：硬件上的低功耗设计技术包括选择低功耗的器件，选用低功耗的电路形式(尽量采用集成度高的器件，减少电路元件的个数)，采用单电源、低电压供电，采用分区/分时供电技术，采用I/O引脚供电，电源管理单元设计，动态改变处理器的时钟频率和降低持续工作电流。在满足总体要求的前提下，尽量选择低电压工作的处理器，并尽可能让处理器工作在较低的频率。接口电路的设计，也充分考虑功耗问题，尽量选用静态电流较低的外围芯片，仔细考虑上拉和下拉电阻的选用，正确处理CMOS器件的悬空引脚，尽量不要使用缓冲器等。软件低功耗设计：软件上的低功耗设计包括编译低功耗优化技术、硬件软件化和软件硬件化、减少处理器的工作时间和采用快速算法等。编译技术降低系统功耗是基于这样的事实：对于实现同样的功能，不同的软件算法消耗的时间不同、使用的指令不同，因而消耗的功率不同。硬件软件化与软件硬件化是基于硬件电路一定消耗功率，而软件处理需要时间也会消耗功率，因而，系统中某一功能用软件实现还是硬件实现，需要综合计算设计。应采用事件驱动的程序设计方法，尽量减少处理器的全速运行时间以降低系统的功耗，使其较长地处于空闲方式或掉电方式是软件设计降低系统功耗的关键。在需要处理器工作时靠中断唤醒处理器，让它尽量在短时间内完成对信息或数据的处理，然后就进入空闲或掉电方式，用定时中断、外部中断或系统复位将它唤醒。另外，采用快速算法可以大量节省运算时间，从而减少功耗；在精度允许的情况下，使用简单函数代替复杂函数作近似，也是减少功耗的一种方法。本实用新型低功耗设计2——动态电源管理：既要保证系统具有良好的性能，又能兼顾功耗问题，最佳实现方法是采用高效动态的电源策略。在系统中增加适当的智能预测、检测手段，根据需要对系统采取不同的供电方式，以求系统的功耗最低。以动态的电源管理策略在北斗用户机运行时通过对系统的时钟和电压的动态控制来达到节省功率的目的，这种动态控制是与系统的运行状态密切相关，整个控制过程由软件实现。处理器通常有四种工作模式：正常模式、空闲模式、休眠模式、关机模式。省电的原则就是让正常运行模式远比空闲、休眠模式少占用时间。