本发明涉及卫星导航技术，特别是一种利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置和方法，通过设置工作模式控制单元以使卫星定位单元能够在低功耗待机模式和正常功耗运行模式之间进行切换，有利于既能够保证卫星导航定位结果的精度，又能够降低卫星定位设备功耗，提高电池电量使用功效。
背景技术：
随着全球卫星导航系统的广泛应用以及北斗增强高精度卫星导航服务的完善，卫星导航设备的性能越来越高，能够进行差分增强高精度定位的导航设备逐渐在车辆、无人机监控等行业被使用，在一些港口、园区，对外来临时车辆进入港口或园区以后的行驶轨迹要进行高精度定位。本发明人发现，卫星导航设备或卫星定位设备通常采用电池供电，这有利于更方便地安装在车辆上独立工作，但是，电池电量往往不能满足需求，例如，充电电池一次充电后的工作时间较短或者说续航能力不足，必然会妨碍卫星定位设备的持续正常的使用。因此，充电电池一次充电后的工作时间长短对于使用者来说是很关键的指标，使用者希望待机时间越长越好，满足更长时间的作业要求，但是，受电池容量限制以及多次充电使用以后电池性能的下降，使得电池可以挖掘的潜能极为有限。本发明人认为，如果在卫星定位设备的工作模式上进行节能降耗方面的改变，则同样可以有效延长电池续航时间。有鉴于此，本发明人通过设置工作模式控制单元以使卫星定位单元能够在低功耗待机模式和正常功耗运行模式之间进行切换，从而完成了本发明。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置和方法，通过设置工作模式控制单元以使卫星定位单元能够在低功耗待机模式和正常功耗运行模式之间进行切换，有利于既能够保证卫星导航定位结果的精度，又能够降低卫星定位设备功耗，提高电池电量使用功效。
本发明的技术方案如下：
利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置，包括卫星定位设备中的主控单元和卫星定位单元，其特征在于，所述卫星定位设备中设置有惯性测量单元，所述惯性测量单元连接所述主控单元，所述主控单元通过工作模式控制单元连接所述卫星定位单元。
所述工作模式控制单元包括对所述卫星定位单元进行以下工作模式选择：低功耗待机模式或正常功耗运行模式，所述低功耗待机模式对应所述惯性测量单元测量到的所述卫星定位设备处于静止状态或匀速运动状态的测量结果，所述正常功耗运行模式对应所述惯性测量单元测量到的所述卫星定位设备处于变速运动状态的测量结果。
所述主控单元连接定位结果输出单元，所述定位结果输出单元包括正常功耗定位结果输出和低功耗定位结果输出，所述低功耗是指所述卫星定位单元处于待机模式时所述卫星定位设备的功耗，所述正常功耗是指所述卫星定位单元处于搜星运行模式即正常工作模式时所述卫星定位设备的功耗。
所述低功耗定位结果输出包括低功耗匀速定位结果输出和低功耗静止定位结果输出，所述匀速是指利用所述惯性测量单元的测量结果确定所述卫星定位设备处于匀速运动状态，所述静止是指利用所述惯性测量单元的测量结果确定所述卫星定位设备处于静止状态。
所述惯性测量单元包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计获取加速度信号，所述陀螺仪获取角速度信号。
所述卫星定位单元连接卫星接收天线，所述主控单元连接电源系统。
所述电源系统包括可充电电池和usb充电口。
利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的方法，其特征在于，包括在卫星定位设备中设置惯性测量单元，所述惯性测量单元连接主控单元，所述主控单元连接卫星定位单元，当所述卫星定位设备上电启动后的运行包括以下步骤：所述惯性测量单元和所述卫星定位单元均分别启动，即惯性测量单元与卫星定位单元进入多线程同步工作状态；所述主控单元根据所述惯性测量单元的测量结果确定所述卫星定位设备的状态，并根据所述卫星定位设备的状态控制所述卫星定位单元的工作模式。
所述卫星定位设备的状态包括静止状态，匀速运动状态，以及变速运动状态；对于所述静止状态，所述主控单元复制该静止状态前的卫星定位结果输出定位数据；对于所述匀速运动状态，所述主控单元根据该匀速运动的方向和速率模拟出定位结果并输出定位数据；对于所述变速运动状态，所述主控单元根据所述卫星定位单元的实时搜星定位结果输出卫星实时定位数据。
所述卫星定位单元的工作模式包括以下选择：低功耗待机模式或正常功耗运行模式，所述低功耗待机模式对应所述惯性测量单元测量到的所述卫星定位设备处于静止状态或匀速运动状态的测量结果，所述正常功耗运行模式对应所述惯性测量单元测量到的所述卫星定位设备处于变速运动状态的测量结果。
本发明的技术效果如下：本发明利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置和方法，基于本发明人的以下认知，卫星定位设备在普遍的使用过程中并不是始终处于运动状态或者其运动状态有可能处于一种稳定的状态中，例如匀速运动状态或静止状态等，这就可以在卫星定位设备的工作模式上进行节能降耗方面的改变，通过设置工作模式控制单元以使卫星定位单元能够在低功耗待机模式和正常功耗运行模式之间进行切换，从而有利于既能够保证卫星导航定位结果的精度，又能够降低卫星定位设备功耗，提高电池电量使用功效或使电池一次充电后能够大大延长工作时间或者说续航能力。
在通常情况下，惯性测量单元的功耗平均值为15mw，而卫星定位单元正常工作状态下平均功耗200mw～700mw。因此，通过利用惯性测量单元的某些测量结果，例如，静止状态或匀速运动状态等，就能将卫星定位单元置于待机模式即低功耗模式，从而降低卫星定位单元的整机功耗。使用本专利技术，在满足条件的时间段内，平均节约能耗80％以上。在卫星定位设备即导航设备的整个运行过程中，也会大大降低功耗。
附图说明
图1是实施本发明一种利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置的结构示意图。
图2是实施本发明一种利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的方法的工作原理示意图。
附图标记列示如下：1-惯性测量单元；2-主控单元；3-可充电电池；4-usb充电口；5-正常功耗定位结果输出或变速定位结果输出或正常功耗运行模式定位结果输出；6-定位结果输出单元；7-低功耗匀速定位结果输出或低功耗待机模式匀速定位结果输出；8-低功耗静止定位结果输出或低功耗待机模式静止定位结果输出；9-卫星定位单元；10-卫星接收天线；11-工作模式控制单元；12-低功耗定位结果输出或低功耗待机模式定位结果输出。
具体实施方式
下面结合附图(图1-图2)对本发明进行说明。
图1是实施本发明一种利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置的结构示意图。如图1所示，利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置，包括卫星定位设备中的主控单元2和卫星定位单元9，所述卫星定位设备中设置有惯性测量单元1，所述惯性测量单元1连接所述主控单元2，所述主控单元2通过工作模式控制单元11连接所述卫星定位单元9。所述工作模式控制单元11包括对所述卫星定位单元9进行以下工作模式选择：低功耗待机模式或正常功耗运行模式，所述低功耗待机模式对应所述惯性测量单元1测量到的所述卫星定位设备处于静止状态或匀速运动状态的测量结果，所述正常功耗运行模式对应所述惯性测量单元1测量到的所述卫星定位设备处于变速运动状态的测量结果。所述工作模式控制单元11可以集成在所述主控单元2中，也可以集成在所述卫星定位单元9中，也可以成独立模块。
所述主控单元2连接定位结果输出单元6，所述定位结果输出单元6包括正常功耗定位结果输出5和低功耗定位结果输出12，所述低功耗是指所述卫星定位单元9处于待机模式时所述卫星定位设备的功耗，所述正常功耗是指所述卫星定位单元9处于搜星运行模式即正常工作模式时所述卫星定位设备的功耗。所述低功耗定位结果输出12包括低功耗匀速定位结果输出7和低功耗静止定位结果输出8，所述匀速是指利用所述惯性测量单元1的测量结果确定所述卫星定位设备处于匀速运动状态，所述静止是指利用所述惯性测量单元1的测量结果确定所述卫星定位设备处于静止状态。所述惯性测量单元1包括加速度计和陀螺仪，所述加速度计获取加速度信号，所述陀螺仪获取角速度信号。所述卫星定位单元9连接卫星接收天线10，所述主控单元2连接电源系统。所述电源系统包括可充电电池3和usb充电口4。
图2是实施本发明一种利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的方法的工作原理示意图。如图2所示，利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的方法，包括在卫星定位设备中设置惯性测量单元，所述惯性测量单元连接主控单元，所述主控单元连接卫星定位单元，当所述卫星定位设备上电启动后的运行包括以下步骤：所述惯性测量单元和所述卫星定位单元均分别启动，即惯性测量单元与卫星定位单元进入多线程同步工作状态；所述主控单元根据所述惯性测量单元的测量结果确定所述卫星定位设备的状态，并根据所述卫星定位设备的状态控制所述卫星定位单元的工作模式。所述卫星定位设备的状态包括静止状态，匀速运动状态，以及变速运动状态；对于所述静止状态，所述主控单元复制该静止状态前的卫星定位结果输出定位数据；对于所述匀速运动状态，所述主控单元根据该匀速运动的方向和速率模拟出定位结果并输出定位数据；对于所述变速运动状态，所述主控单元根据所述卫星定位单元的实时搜星定位结果输出卫星实时定位数据。所述卫星定位单元的工作模式包括以下选择：低功耗待机模式或正常功耗运行模式，所述低功耗待机模式对应所述惯性测量单元测量到的所述卫星定位设备处于静止状态或匀速运动状态的测量结果，所述正常功耗运行模式对应所述惯性测量单元测量到的所述卫星定位设备处于变速运动状态的测量结果。
本发明利用惯性测量单元降低卫星定位设备功耗的装置和方法，利用惯性测量单元(imu)功耗低的特点，在卫星定位设备里增加惯性测量单元，利用惯性测量单元的算法判断设备的姿态，制定省电策略，使得卫星定位设备在满足用户使用要求的前提下，优化其中卫星定位单元的工作模式，降低整体功耗，从而延长卫星定位设备的工作时间。惯性测量单元(imu)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个imu包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
卫星定位设备由主控单元、卫星定位单元和惯性测量单元待三大核心部分以及其它周边器件组成。卫星定位设备即卫星导航设备开机工作，在进入正常工作流程启动卫星定位单元以后，主控单元发控制命令启动惯性测量单元，也即，惯性测量单元与卫星定位单元进入多线程同步工作状态。当主控单元根据惯性测量单元输出的结果判断卫星定位设备处于静止状态时，主控单元发控制命令让卫星定位单元进入低功耗的待机模式，此时整机功耗会大幅下降。卫星定位设备根据静止前的定位结果，输出定位数据。当主控单元根据惯性测量单元输出的结果判断卫星定位设备处于匀速运动状态时，主控单元发控制命令让卫星定位单元进入低功耗的待机模式，此时整机功耗会大幅下降。卫星定位设备根据惯性测量单元输出的方向及设备当前速度，通过软件算法模拟出定位结果并输出。当主控单元根据惯性测量单元输出的结果判断卫星定位设备进入运动状态即变速运动状态时，主控单元发控制命令让卫星定位单元启动，进入正常工作模式，输出卫星定位结果。与待机模式的低功耗时段相比，正常工作模式属于高功耗时段。惯性测量单元的功耗平均值为15mw，而卫星定位单元正常工作状态下平均功耗200mw～700mw。使用本发明方案，在满足条件的时间段内，平均节约能耗80％以上。在导航设备整个运行过程中，毫无疑问也会大大降低功耗。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。