Unidad GPS móvil que presenta un estado de potencia reducida.

Unidad GPS móvil que presenta un estado de potencia reducida, comprendiendo la unidad GPS móvil:



- un receptor (38, 42, 44) para recibir señales GPS procedentes de satélites visionados;

- una memoria (46) acoplada al receptor para almacenar muestras GPS IF;

- un procesador (32) acoplado a la memoria, procesando el procesador las muestras GPS IF para proporcionar por lo menos una información de pseudodistancia a partir de las muestras GPS IF, caracterizada porque la unidad GPS móvil comprende asimismo

- un circuito de gestión de potencia (49) acoplado a una sección de recepción GPS del receptor, reduciendo el circuito de gestión de potencia la potencia consumida por la sección de recepción GPS del receptor de la unidad GPS móvil de un estado de potencia máxima, al tiempo que recibe las señales GPS en un estado de potencia reducida tras almacenar las muestras GPS IF, desmodulando la sección de recepción GPS las señales de radiofrecuencia GPS en una frecuencia intermedia y aumentando el circuito de gestión de potencia la potencia consumida por el procesador de un estado de potencia reducida consumida, al tiempo que recibe las señales GPS en un estado de potencia máxima tras haber almacenado las muestras GPS IF en la memoria para procesar las señales GPS.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09166968.

Solicitante: SNAPTRACK INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KRASNER, NORMAN F..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S1/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales que tienen una o más características que pueden ser detectadas por receptores no direccionales y que definen direcciones, posiciones o líneas de posición fijas con relación a los transmisores de las balizas; Receptores asociados a ellas (fijación de la posición mediante la coordinación de una pluralidad de determinaciones de líneas de posición o direcciones G01S 5/00).
  • G01S19/05 G01S […] › G01S 19/00 Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación de la posición, de la velocidad o de la actitud por medio de señales transmitidas por tales sistemas. › proporcionando datos de navegación asistida.
  • G01S19/09 G01S 19/00 […] › proporcionando recursos de procesamiento normalmente llevado a cabo por el receptor.
  • G01S19/11 G01S 19/00 […] › siendo los elementos cooperantes seudolitos o repetidores de señales de sistemas de posicionamiento por satélite.
  • G01S19/23 G01S 19/00 […] › Ensayo, monitorización, corrección o calibrado de un elemento receptor.
  • G01S19/25 G01S 19/00 […] › empleando datos de navegación asistida recibidos de un elemento cooperante, p. ej. GPS asistido.
  • G01S19/34 G01S 19/00 […] › Consumo de energía.
  • G01S19/37 G01S 19/00 […] › Detalles de hardware o de software de la cadena de procesamiento de la señal.
  • G01S5/00 G01S […] › Establecimiento de la posición mediante la coordinación de dos o más determinaciones de dirección o de líneas de posición; Establecimiento de la posición mediante la coordinación de dos o más determinaciones de distancia.
  • G06F1/00 G […] › G06 COMPUTO; CALCULO; CONTEO.G06F TRATAMIENTO DE DATOS DIGITALES ELECTRICOS (computadores en los que una parte del cálculo se efectúa hidráulica o neumáticamente G06D, ópticamente G06E; sistemas de computadores basados en modelos de cálculo específicos G06N). › Detalles no cubiertos en los grupos G06F 3/00 - G06F 13/00 y G06F 21/00 (arquitecturas de computadores universales con programas grabados G06F 15/76).
  • H01Q1/27 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01Q ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento por microondas H05B 6/72). › H01Q 1/00 Detalles de dispositivos asociados a las antenas (dispositivos para hacer variar la orientación de un diagrama direccional H01Q 3/00). › Adaptación para la utilización en o sobre cuerpos móviles (H01Q 1/08, H01Q 1/12, H01Q 1/18 tienen prioridad).
  • H01Q21/28 H01Q […] › H01Q 21/00 Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar o variar la orientación o forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o sistema de antenas H01Q 3/00). › Combinaciones de unidades o sistemas de antenas sustancialmente independientes y sin interacción entre ellas.
  • H03D7/16 H […] › H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS.H03D DEMODULACION O TRANSFERENCIA DE MODULACION DE UNA ONDA PORTADORA A OTRA (másers, lásers H01S; circuitos capaces de funcionar como moduladores y demoduladores H03C ej.moduladores balanceados H03C 1/54; detalles aplicables a los moduladores y a los cambiadores de frecuencia H03C; demodulación de impulsos que han sido modulada con una señal de variación continua H03K 9/00; transformación de tipos de modulación de impulsos H03K 11/00; sistemas relés, ej. estaciones repetidoras H04B 7/14; demoduladores adaptados a los sistemas de portadora modulada digitalmente H04L 27/00; demoduladores síncronos adaptados a la televisión en color H04N 9/66). › H03D 7/00 Transferencia de modulación de una portadora a otra, p. ej. cambio de frecuencia (H03D 9/00, H03D 11/00 tienen prioridad; amplificadores dieléctricos, amplificadores magnéticos, amplificadores paramétricos utilizados como cambiadores de frecuencia H03F). › Cambio de frecuencia múltiple (receptor superheterodino H04B 1/26).
  • H03J7/04 H03 […] › H03J SINTONIZACION DE CIRCUITOS RESONANTES; SELECCION DE CIRCUITOS RESONANTES (dispositivos indicadores de medida G01D; medidas, ensayos G01R; control a distancia en general G05, G08; control automático o estabilización de generadores H03L). › H03J 7/00 Control automático de frecuencia; Exploración automática de una banda de frecuencias. › en el que el control de frecuencia se realiza haciendo variar las características eléctricas de un elemento ajustable por medios no mecánicos o bien en el que la naturaleza del elemento regulador de frecuencia no es significativo.
  • H03J7/06 H03J 7/00 […] › utilizando contadores o divisores de frecuencia.
  • H04B1/00 H […] › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.Detalles de los sistemas de transmision, no cubiertos por uno de los grupos H04B 3/00 - H04B 13/00; Detalles de los sistemas de transmisión no caracterizados por el medio utilizado para la transmisión.
  • H04B1/28 H04B […] › H04B 1/00 Detalles de los sistemas de transmision, no cubiertos por uno de los grupos H04B 3/00 - H04B 13/00; Detalles de los sistemas de transmisión no caracterizados por el medio utilizado para la transmisión. › el receptor comprende al menos un dispositivo de semiconductores que tiene tres electrodos o más.
  • H04B1/38 H04B 1/00 […] › Transceptores, es decir, dispositivos en los cuales el emisor y el receptor forman una unidad estructural y en la cual al menos una parte es utilizada para funciones de emisión y de recepción.
  • H04B7/26 H04B […] › H04B 7/00 Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad). › en que al menos una es móvil.
  • H04Q7/34

PDF original: ES-2377707_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Unidad GPS móvil que presenta un estado de potencia reducida.

Antecedentes de la invención

I) Campo de la invención La presente invención se refiere a unos receptores capaces de determinar una información de la posición de unos satélites y, en particular, se refiere a aquellos receptores que encuentran aplicación en sistemas de posicionamiento global vía satélite (GPS) .

II) Antecedentes de la técnica Los receptores GPS normalmente determinan su posición calculando los instantes relativos de llegada de unas señales transmitidas simultáneamente desde una serie de satélites GPS (o NAVSTAR) . Estos satélites transmiten, como parte de su mensaje, tanto los datos de posición del satélite como los datos de sincronización del reloj, los así denominados datos de "las efemérides". El procedimiento de búsqueda y adquisición de señales GPS, leyendo los datos de las efemérides para una serie de satélites y calculando la posición del receptor a partir de estas informaciones requiere mucho tiempo, habitualmente varios minutos. En muchos casos, este tiempo de procesamiento es inaceptable y, adicionalmente, limita en gran medida la duración de la batería en aplicaciones portátiles micro-miniaturizadas.

Otra limitación de los receptores GPS actuales es que su funcionamiento está limitado a situaciones en las cuales varios satélites están claramente a la vista, sin obstáculos, y en las que se ha dispuesto una antena de buena calidad de manera apropiada para recibir tales señales. Como tal, normalmente no se pueden utilizar en aplicaciones portátiles montadas sobre un cuerpo sólido; en áreas donde existe mucha vegetación, o una obstaculización de la comunicación producida por la presencia de edificios; y en aplicaciones en interior de edificios.

Existen dos funciones principales en los sistemas receptores GPS:

(1) cálculo de las pseudodistancias a los diferentes satélites GPS, y

(2) cálculo de la posición de la plataforma receptora utilizando estos datos de las pseudodistancias, de sincronización de los satélites y de las efemérides.

Las pseudodistancias son simplemente los retardos de tiempo medidos entre la señal recibida desde cada satélite y el reloj local. Los datos de las efemérides y de sincronización del satélite son extraídos de la señal GPS una vez ésta ha sido adquirida y se ha habilitado su seguimiento continuo. Tal como se ha indicado anteriormente, la recolección de esta información lleva normalmente un tiempo relativamente largo (de 30 segundos a varios minutos) y debe ser realizada con un buen nivel de señal recibida para alcanzar tasas de error bajas.

Casi todos los receptores GPS conocidos utilizan procedimientos de correlación para calcular pseudodistancias. Estos procedimientos de correlación son realizados en tiempo real, a menudo mediante dispositivos hardware “correlacionadores”. Las señales GPS contienen unas señales repetitivas de tasa elevada denominadas secuencias pseudoaleatorias (PN) . Los códigos disponibles para aplicaciones civiles se denominan códigos C/A, y presentan una tasa de inversión de fase binaria, o tasa de "chipping", de 1, 023 MHz y un periodo de repetición de 1.023 chips para un periodo de código de 1 milisegundo. Las secuencias de código pertenecen a una familia denominada códigos Gold. Cada satélite GPS emite una señal con un código Gold unívoco.

Para una señal recibida desde un satélite GPS dado, siguiendo un procedimiento de desmodulación a banda base, un receptor de tipo correlador realiza la multiplicación de la señal recibida con una réplica del código Gold adecuado contenido en su memoria local, y a continuación integra, o filtra basa-bajas, el producto para obtener una indicación de la presencia de la señal. Este procedimiento se denomina una operación de “correlación”. Mediante el ajuste secuencial de la sincronización relativa de esta réplica almacenada asociada a la señal recibida, y observando la salida de la correlación, el receptor puede determinar el retardo de tiempo entre la señal recibida y un reloj local. La determinación inicial de la presencia de una salida de este tipo se denomina “adquisición”. Una vez ha tenido lugar la adquisición, el procedimiento entra en la fase de “seguimiento continuo” en la cual se ajusta la sincronización de la referencia local en pequeñas cantidades para mantener una salida elevada de la correlación.

La salida de la correlación durante la fase de seguimiento continuo puede entenderse como la señal GPS con el código pseudoaleatorio eliminado, o, expresado en terminología común, “desexpandida”. Esta señal es de banda estrecha, con un ancho de banda proporcional al de una señal de datos binaria de 50 bits/seg modulada por desplazamiento de fase superpuesta a la forma de onda GPS.

El procedimiento de adquisición por correlación requiere mucho tiempo, especialmente si las señales recibidas son de baja intensidad. Para mejorar el tiempo de adquisición, la mayoría de los receptores GPS utilizan una serie de correladores (típicamente hasta 12) que permiten una búsqueda en paralelo de picos de correlación.

Algunos receptores GPS anteriores han utilizado técnicas FFT para determinar la frecuencia Doppler de la señal GPS recibida. Estos receptores utilizan operaciones de “correlación” convencionales para desexpandir la señal GPS y proporcionar una señal de banda estrecha con un ancho de banda típicamente dentro del intervalo de 10 kHz a 30 kHz. A continuación, la señal de banda estrecha resultante experimenta un análisis de Fourier utilizando unos algoritmos FFT para determinar la frecuencia portadora. La determinación de dicha portadora proporciona simultáneamente una indicación de que la referencia PN local está ajustada con la fase correcta de la señal recibida y proporciona una medición precisa de la frecuencia portadora. A continuación, se puede utilizar esta frecuencia en la operación de seguimiento continuo de los receptores.

La patente US nº 5.420.592 de Johnson discute el empleo de unos algoritmos FFT para calcular unas pseudodistancias en un emplazamiento central de procesamiento en lugar de en una unidad móvil. Según ese procedimiento, el receptor GPS recoge una copia instantánea de los datos y a continuación son transmitidos por un enlace de datos hacia un receptor remoto donde experimentan el procesamiento FFT. Sin embargo, el procedimiento que se da a conocer en la misma calcula sólo una única Transformada Rápida de Fourier directa e inversa (correspondiente a cuatro periodos PN) para realizar el conjunto de correlaciones.

Tal como se pondrá claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente, se puede alcanzar una mayor sensibilidad y una mayor velocidad de procesamiento mediante la ejecución de un número elevado de operaciones FFT conjuntamente con unas operaciones especiales de preprocesamiento y de postprocesamiento.

En esta patente, se utilizan con frecuencia los términos correlación, convolución y filtrado adaptado. El término “correlación”, cuando se aplica a dos series de números, significa la multiplicación término por término de los miembros correspondientes de las dos series seguida de la suma de las series. Algunas veces ésta se designa como “correlación en serie” y da como resultado una salida de un único número. En algunas circunstancias, se realiza una sucesión de operaciones de correlación sobre grupos sucesivos de datos.

El término “convolución” aplicado a dos series de números es el mismo que el utilizado comúnmente en la técnica y es equivalente a filtrar la segunda serie de longitud m con un filtro, correspondiente a la primera serie, que presenta una respuesta impulsional de longitud n. El resultado es una tercera serie de longitud m+n-1. El término “filtrado adaptado” se refiere a una operación de convolución (o de filtrado) en la cual el filtro mencionado anteriormente presenta una respuesta impulsional que es la versión complejo-conjugada e invertida en el tiempo de la primera serie. El término “convolución rápida” se utiliza para indicar una serie de algoritmos que calculan la operación de correlación de una manera eficiente.

Algunos autores utilizan los términos correlación y convolución de forma indistinta; para facilitar la comprensión, sin embargo, en esta patente, el término “correlación” siempre se refiere a la operación de correlación en serie descrita anteriormente.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Unidad GPS móvil que presenta un estado de potencia reducida, comprendiendo la unidad GPS móvil:

- un receptor (38, 42, 44) para recibir señales GPS procedentes de satélites visionados;

- una memoria (46) acoplada al receptor para almacenar muestras GPS IF;

- un procesador (32) acoplado a la memoria, procesando el procesador las muestras GPS IF para proporcionar por lo menos una información de pseudodistancia a partir de las muestras GPS IF, caracterizada porque la unidad GPS móvil comprende asimismo

- un circuito de gestión de potencia (49) acoplado a una sección de recepción GPS del receptor, reduciendo el circuito de gestión de potencia la potencia consumida por la sección de recepción GPS del receptor de la unidad GPS móvil de un estado de potencia máxima, al tiempo que recibe las señales GPS en un estado de potencia reducida tras almacenar las muestras GPS IF, desmodulando la sección de recepción GPS las señales de radiofrecuencia GPS en una frecuencia intermedia y aumentando el circuito de gestión de potencia la potencia consumida por el procesador de un estado de potencia reducida consumida, al tiempo que recibe las señales GPS en un estado de potencia máxima tras haber almacenado las muestras GPS IF en la memoria para procesar las señales GPS.

2. Unidad GPS móvil según la reivindicación 1, que comprende además un receptor de comunicaciones y un transmisor de comunicaciones que están acoplados al circuito de gestión de potencia.

3. Unidad GPS móvil según la reivindicación 1, en la que el circuito de gestión de potencia reduce la potencia consumida por el procesador.

4. Unidad GPS móvil según la reivindicación 2, en la que después de que la unidad GPS móvil se encuentre en un estado de potencia reducida, el circuito de gestión de potencia devuelve a la unidad GPS móvil a un estado de consumo de potencia incrementada tras recibir una señal del receptor de comunicaciones.

5. Unidad GPS móvil según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende asimismo una batería y una célula solar (79) y un regulador de potencia (36) acoplado a la batería y a la célula solar y al circuito de gestión de potencia, estando destinada la célula solar a cargar la batería.

6. Unidad GPS móvil según una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende asimismo:

- una primera interconexión de potencia controlada acoplada al receptor y al circuito de gestión de potencia; y

- una segunda interconexión de potencia controlada acoplada a la memoria y al circuito de gestión de potencia, reduciendo el circuito de gestión de potencia la potencia controlando la potencia proporcionada al receptor a través de la primera interconexión de potencia controlada y controlando la potencia proporcionada a la memoria a través de la segunda interconexión de potencia controlada.

7. Unidad GPS móvil según una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el circuito de gestión de potencia comprende un microprocesador y una pluralidad de conmutadores de potencia.

8. Unidad GPS móvil según una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el circuito de gestión de potencia comprende una lógica de control de potencia en un componente de procesamiento de señales digitales y en la que el procesador comprende el componente de procesamiento de señales digitales.

9. Unidad GPS móvil según la reivindicación 8, en la que el circuito de gestión de potencia comprende asimismo una pluralidad de conmutadores de potencia acoplados a la lógica de control de potencia.

10. Procedimiento de funcionamiento de una unidad GPS móvil con un estado de potencia reducida, comprendiendo el procedimiento:

- recibir señales GPS de satélites visionados en un receptor, -almacenar muestras GPS IF en una memoria acoplada al receptor, -procesar las muestras GPS IF para proporcionar por lo menos una información de pseudodistancia procedente de las muestras GPS IF utilizando un procesador acoplado a la memoria;

- caracterizado porque el procedimiento comprende asimismo reducir, utilizando un circuito de gestión de potencia (49) acoplado a una sección de recepción GPS del receptor, la potencia consumida por la sección de recepción del receptor de la unidad GPS móvil de un estado de potencia máxima, al tiempo que recibe las señales GPS en un estado de potencia reducida tras almacenar las muestras GPS IF, desmodulando la sección de recepción GPS señales de radiofrecuencia GPS en una frecuencia intermedia, y aumentando, mediante la utilización del circuito de gestión de potencia, la potencia consumida por el procesador de un estado de potencia reducida consumida, al tiempo que recibe las señales GPS en un estado de potencia máxima tras haber almacenado las muestras GPS IF en la memoria para procesar las señales GPS.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que una cantidad de datos GPS recibidos por la sección de recepción del receptor GPS móvil y almacenados en la memoria se determina basándose en una sensibilidad deseada de los datos GPS y en un estado de potencia del receptor GPS móvil.


 

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