高灵敏度导航接收机功耗控制技术

发布时间：2019-11-27 15:50

【摘要】：全球卫星导航系统建设的快速发展和不断完善,极大地推动了卫星导航接收机及嵌入式定位设备的应用和普及。但是对于大众消费定位服务市场,卫星导航接收机过高的功耗,限制了其进一步的发展和推广,特别是在智能手机、PND、手表、平板电脑等对功耗要求特别严格、使用量巨大的平台上。针对卫星导航接收机过高功耗这一问题,本文重点从以下三个方面进行了研究:(1)首先总结概述了现代数字导航接收机的基本原理和结构,然后在此基础上,分析了卫星导航接收机各模块的功耗、不同定位模式下的功耗以及影响接收机功耗的主要因素。针对功耗模型欠缺的问题,给出了卫星导航接收机的完整功耗模型,为接收机的功耗控制奠定了理论基础。(2)针对现有的静态功耗控制技术,首先建立了性能评估模型,然后针对省电模式中的待机状态,给出了待机前后接收机的载噪比和动态性状态变化模型,进而在不影响定位性能和功耗节省最大的优化目标下,给出了理论上最优的时间参数选取并进一步地分析了射频前端带宽和精度门限的选取对功耗节省的影响。针对固定带宽不能兼顾功耗节省和跟踪性能的不足,提出一种低功耗的多级带宽环路跟踪方法,对其参数选取进行了优化分析,仿真结果表明该方法能够保证环路跟踪精度,并有效地控制跟踪功耗。(3)针对固定周期静态功耗控制技术灵活性不足且效率不高的缺点,提出了一种自适应周期的功耗控制算法,该算法利用速度和载噪比信息,可以预测下一时刻开启周期,从而避免不必要的频繁开启定位浪费过多功耗,通过模拟试验表明,该算法能够在基本不降低定位性能的前提下,相比定位周期为1秒的省电模式可降低接收机功耗8%以上。
【图文】：

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 功耗的要求上，有着更加严峻的挑战，高灵敏度接收机在城区峡谷环境下的定成功率、定位精度、捕获及跟踪灵敏度均有较高的要求，这就要求接收机能在足一定定位频度、定位成功率及定位精度的前提下尽可能的降低接收机的功耗求。1.1.2 研究意义卫星导航接收机的功耗控制技术的重要研究意义主要体现在以下几个方面：（一）可用性需求接收机越低的功耗显然能够延长接收机的工作时限，提高接收机的可用性，用户来说具有重要意义。虽然电池容量技术在不断发展，但增长非常有限，近十年电池的容量仅增长 2-4 倍[10]，而这远远不能满足需求。所以在现有情况下接收机实施低功耗控制就显得尤为重要了。例如，以下是利用 GPS TEST 软件对三星手机中的 GPS 进行 1Hz 连续定位的耗测试，该款手机的锂电池容量为 1500mAh，供电电压为 3.7V。

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 模式，强制定位模式允许处在休眠过程中的接收机重新恢复工作。相似地文献[23]则定义了连续模式和功耗节省模式，，而功耗节省跟踪和开启/关闭两种操作，分别对应小于 10s 和长于 10s 的更新有指出更新周期内的具体时间分配。专利[33][34]提出了微功耗的它通过接收机周期性（1min）重启进行信号快捕以获得校正的测常少量的功耗的前提下，可以压缩接收机的时频不确定度，从而定位，降低了定位功耗。文献[35]则提出了冷启动、正常、I/O 保功耗控制模式，对应于接收机的不同工作状态。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN965.5

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本文编号：2566665