基于内置GNSS的单芯片低功耗系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于内置GNSS的单芯片低功耗系统及其实现方法，将GNSS定位系统和NB‑IoT通信系统集成在一颗芯片里，相比现有的NB‑IoT+GNSS芯片（模组），芯片的集成度更高，芯片面积更小，降低产品体积，提升产品美观度。一套资源GNSS和NB‑IoT两个系统共享使用，共享芯片的系统公共资源，本发明专利技术中GNSS定位系统和NB‑IoT通信系统分时工作或睡眠，NB‑IoT通信系统和GNSS定位系统利用对方系统业务间隙进行工作的整体流程，显著降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
基于内置GNSS的单芯片低功耗系统及其实现方法
本专利技术属于物联网
，涉及一种基于内置GNSS的单芯片低功耗系统及其实现方法。
技术介绍
物联网的大多数终端使用的电池是小容量非充电电池，这要求终端有极低的功耗以延长使用寿命。物联网终端的现存定位方案有两种。一种是物联网芯片（例如GSM，NB-IoT，蓝牙，WIFI等）外接一块全能GNSS定位芯片（例如GPS/北斗定位芯片SOC），如图1所示，NB-IoT通信芯片和GNSS定位芯片是两个独立芯片构架，成本较高，功耗较大；第二种是物联网芯片内置一个全能定位(GPS/北斗)芯片，如图2所示，相比于第一种芯片集成度有所提高，成本有所降低，但是NB-IoT和GNSS仅是硬件集成，逻辑上还是两个完全独立的系统，功耗较大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于内置GNSS的NB-IoT单芯片的低功耗系统及其实现方法，利用了GNSS定位系统和NB-IoT通信系统高度集成的优势，结合NB-IoT的业务特点和GNSS的业务特点，使得NB-IoT和GNSS合理的分时工作，并复用芯片的系统资源，实现系统的最小资源成本、最低功耗，降低了芯片的成本，提升了芯片使用的友好体验。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于内置GNSS的单芯片低功耗系统，基于内置一个全能定位芯片的物联网芯片实现，包括第一模块NB-IoT通信系统，第二模块GNSS定位系统，第三模块APP应用模块；所述第一模块NB-IoT通信系统用于与远程服务器通信，且能够进入睡眠状态，并能够从睡眠状态中快速恢复正常服务态，将定位结果通过NB-IoT通信系统发送到远程服务器，发送完毕后，继续等待第三模块APP应用模块的动态调配的动态调配指令，等待下一轮工作周期；第二模块GNSS定位系统用于实现GNSS定位，并在定位完成后主动释放出刚才业务过程中占用的共享资源，通知第三模块APP应用；所述第三模块APP应用用于根据业务需求，通过第一模块NB-IoT通信系统从远程服务器下载GNSS定位使用的Aiding数据；在完成Aiding数据下载后，查询第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数，通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠，释放出第二模块GNSS定位系统运行所需要使用的共享资源；能够通知第二模块GNSS定位系统开始进行定位作业；能够分析如果需要上传定位结果到远程服务器时，唤醒第一模块NB-IoT通信系统。进一步的，所述睡眠包括若干层级。进一步的，第三模块APP应用模块在通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠时，结合第二模块GNSS定位业务预期需要的动态资源，经过资源调度算法的分析，通知第一模块NB-IoT通信系统进入不同层级的睡眠，第一模块NB-IoT通信系统根据第三模块APP应用模块的动态调配，进入对应层级的睡眠状态。进一步的，所述睡眠层级包括：DEEPSLEEP、NORMALSLEEP、LIGHTSLEEP。基于内置GNSS的单芯片低功耗系统实现方法，包括如下步骤：第三模块APP应用根据业务需求，通过位于同一芯片的第一模块NB-IoT通信系统从远程服务器下载GNSS定位使用的Aiding数据；完成Aiding数据下载后，第三模块APP应用程序通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠，释放出位于同一芯片的第二模块GNSS定位系统运行所需要使用的共享资源；第三模块APP应用模块通知第二模块GNSS定位系统开始进行定位作业；GNSS定位完成，主动释放出刚才业务过程中占用的共享资源，通知第三模块APP应用；第三模块APP应用分析如果需要上传定位结果到远程服务器时，则唤醒第一模块NB-IoT通信系统；第一模块NB-IoT通信系统从对应层级的睡眠状态中快速恢复正常服务态，将定位结果通过NB-IoT通信系统发送到远程服务器；发送完毕后，第一模块NB-IoT通信系统继续等待第三模块APP应用模块的动态调配指令，如果没有NB业务需要执行，会按照第三模块APP应用模块的指令要求进入睡眠，等待下一轮工作周期。进一步的，第三模块APP应用程序通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠的过程包括：第三模块APP应用程序结合第二模块GNSS定位业务预期需要的动态资源，经过资源调度算法的分析，通知第一模块NB-IoT通信系统进入不同层级的睡眠，第一模块NB-IoT通信系统根据第三模块APP应用模块的动态调配，进入对应层级的睡眠状态。进一步的，具体包括如下步骤：步骤1：第三模块APP应用发送AT+CFUN=1开启第一模块NB-IoT通信系统；步骤2：第一模块NB-IoT通信系统的PS进行UICC初始化；步骤3：第一模块NB-IoT通信系统的PS通知L1进行复位操作；步骤4：第一模块NB-IoT通信系统的L1完成复位操作后，回复PS复位完成；步骤5：第一模块NB-IoT通信系统的PS开始进行扫频、小区搜索、读取系统信息、驻留小区，然后进行RRC连接建立，发起attach注册过程；通过注册过程协商期望的PSM睡眠参数，包括活动计时器activetimerT3324和睡眠时间定时器T3412extendedvalue；步骤6：第一模块NB-IoT通信系统完成在网络注册后，通知第三模块APP应用NB-IoT通信系统注册成功；步骤7：第三模块APP应用通知LwM2M模块创建、配置、开始会话；步骤8：第三模块APP应用利用LwM2M连接开始从远程定位服务器下载GNSSAiding数据；步骤9：GNSSAiding数据下载完成，网络释放RRC连接；步骤10：activetimerT3324超时，第一模块NB-IoT通信系统更新睡眠参数，到步骤11；步骤10a：第三模块APP应用判断如果本设备此时没有寻呼业务，通过AT+NSLEEP命令通知第一模块NB-IoT通信系统提前更新睡眠参数，到步骤11；步骤11：第三模块APP应用判断第一模块NB-IoT通信系统业务完成，查询第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数，并查询第二模块GNSS定位系统运行所需要的资源情况；根据资源调度算法给出第一模块NB-IoT通信系统的睡眠层级和睡眠时长；步骤12：第一模块NB-IoT通信系统根据不同的睡眠层级，将需要保存的动态睡眠数据保存到NV；不同的睡眠层级保存的睡眠数据不同；步骤13：第一模块NB-IoT通信系统根据睡眠层级来决定是否需要将UICC关闭；步骤14：第一模块NB-IoT通信系统进入对应层级的睡眠模式，释放对应的共享资源；步骤15：第三模块APP应用模块通知第二模块GNSS定位系统进入工作态；步骤16：第二模块GNSS定位系统开始进行定位作业；步骤17：第二模块GNSS定位系统完成定位作业后，主动释放刚才工作中使用的内存、射频等共享资源，进入非工作态，通知第三模块APP应用定位完成；步骤18：第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于内置GNSS的单芯片低功耗系统，其特征在于：基于内置一个全能定位芯片的物联网芯片实现，包括第一模块NB-IoT通信系统，第二模块GNSS定位系统，第三模块APP应用模块；/n所述第一模块NB-IoT通信系统用于与远程服务器通信，且能够进入睡眠状态，并能够从睡眠状态中快速恢复正常服务态，将定位结果通过NB-IoT通信系统发送到远程服务器，发送完毕后，继续等待第三模块APP应用模块的动态调配的动态调配指令，等待下一轮工作周期；/n第二模块GNSS定位系统用于实现GNSS定位，并在定位完成后主动释放出刚才业务过程中占用的共享资源，通知第三模块APP应用；/n所述第三模块APP应用用于根据业务需求，通过第一模块NB-IoT通信系统从远程服务器下载GNSS定位使用的Aiding 数据；在完成Aiding数据下载后，查询第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数，通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠，释放出第二模块GNSS定位系统运行所需要使用的共享资源；能够通知第二模块GNSS定位系统开始进行定位作业；能够分析如果需要上传定位结果到远程服务器时，唤醒第一模块NB-IoT通信系统。/n

【技术特征摘要】
1.基于内置GNSS的单芯片低功耗系统，其特征在于：基于内置一个全能定位芯片的物联网芯片实现，包括第一模块NB-IoT通信系统，第二模块GNSS定位系统，第三模块APP应用模块；
所述第一模块NB-IoT通信系统用于与远程服务器通信，且能够进入睡眠状态，并能够从睡眠状态中快速恢复正常服务态，将定位结果通过NB-IoT通信系统发送到远程服务器，发送完毕后，继续等待第三模块APP应用模块的动态调配的动态调配指令，等待下一轮工作周期；
第二模块GNSS定位系统用于实现GNSS定位，并在定位完成后主动释放出刚才业务过程中占用的共享资源，通知第三模块APP应用；
所述第三模块APP应用用于根据业务需求，通过第一模块NB-IoT通信系统从远程服务器下载GNSS定位使用的Aiding数据；在完成Aiding数据下载后，查询第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数，通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠，释放出第二模块GNSS定位系统运行所需要使用的共享资源；能够通知第二模块GNSS定位系统开始进行定位作业；能够分析如果需要上传定位结果到远程服务器时，唤醒第一模块NB-IoT通信系统。


2.根据权利要求1所述的基于内置GNSS的单芯片低功耗系统，其特征在于：所述睡眠包括若干层级。


3.根据权利要求2所述的基于内置GNSS的单芯片低功耗系统，其特征在于：第三模块APP应用模块在通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠时，结合第二模块GNSS定位业务预期需要的动态资源，经过资源调度算法的分析，通知第一模块NB-IoT通信系统进入不同层级的睡眠，第一模块NB-IoT通信系统根据第三模块APP应用模块的动态调配，进入对应层级的睡眠状态。


4.根据权利要求3所述的基于内置GNSS的单芯片低功耗系统，其特征在于：所述资源调度算法分析过程如下：
（1）.如果第一模块NB-IoT通信系统还有其他业务进行，继续等待；
（2）.如果第一模块NB-IoT通信系统没有业务进行，获取第一模块NB-IoT通信系统能够睡眠的参数；然后查询第二模块GNSS定位系统是否有定位作业需求；
（2.1）.如果第二模块GNSS定位系统没有定位作业需求，则按照第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数进行睡眠；
（2.2）.如果第二模块GNSS定位系统有定位作业需求，获取第二模块GNSS定位系统的定位次数和定位作业之间的间隔时间；
（2.2.1）.如果第二模块GNSS定位系统的定位作业之间的间隔时间大于等于第一模块NB-IoT通信系统的睡眠时间，则按照第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数进行睡眠；
（2.2.2）.如果第二模块GNSS定位系统的持续运行时间大于等于第一模块NB-IoT通信系统的睡眠时间，则按照第一模块NB-IoT通信系统的睡眠参数进行睡眠；
（2.2.3）.否则，第一模块NB-IoT通信系统参考GNSS定位的间隔时间来睡眠。


5.基于内置GNSS的单芯片低功耗系统实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
第三模块APP应用根据业务需求，通过位于同一芯片的第一模块NB-IoT通信系统从远程服务器下载GNSS定位使用的Aiding数据；
完成Aiding数据下载后，第三模块APP应用程序通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠，释放出位于同一芯片的第二模块GNSS定位系统运行所需要使用的共享资源；
第三模块APP应用模块通知第二模块GNSS定位系统开始进行定位作业；
GNSS定位完成，主动释放出刚才业务过程中占用的共享资源，通知第三模块APP应用；
第三模块APP应用分析如果需要上传定位结果到远程服务器时，则唤醒第一模块NB-IoT通信系统；
第一模块NB-IoT通信系统从对应层级的睡眠状态中快速恢复正常服务态，将定位结果通过NB-IoT通信系统发送到远程服务器；
发送完毕后，第一模块NB-IoT通信系统继续等待第三模块APP应用模块的动态调配指令，如果没有NB业务需要执行，会按照第三模块APP应用模块的指令要求进入睡眠，等待下一轮工作周期。


6.根据权利要求5所述的基于内置GNSS的单芯片低功耗系统实现方法，其特征在于：第三模块APP应用程序通知第一模块NB-IoT通信系统进入睡眠的过程包括：第三模块APP应用程序结合第二模块GNSS定位业务预期需要的动态资源，经过资源调度算法的分析，通知第一模块NB-IoT通信系统进入不同层级的睡眠，第一模块NB-IoT通信系统根据第三模块APP应用模块的动态调配，进入对应层级的睡眠状态。


7.根据权利要求6所述的基于内置GNSS的单芯片低功耗系统实现方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1：第三模块APP应用发送AT+CFUN=1开启第一模块NB-IoT通信系统；
步骤2：第一模块NB-IoT通信系统的PS进行UICC初始化；
步骤3：第一模块NB-IoT通信系统的PS通知L1进行复位操作；
步骤4：第一模块NB-IoT通信系统的L1完成复位操作后，回复PS复位完成；
步骤5：第一模块NB-IoT通信系统的PS开始进行扫频、小区搜索、读取系统信息、驻留小区，然后进行RRC连接建立，发起attach注册过程；通过注册过程协商期望的PSM睡眠参数，包括活动计时器activetimerT3324和睡眠时间定时器T3412extendedvalue；
步骤6：第一模块NB-IoT通信系统完成在网络注册后，通知第三模块APP应用NB-IoT通信系统注册成功；
步骤7：第三模块APP应用通知LwM2M模块创建、配置、开始会话；
步骤8：第三模块APP应用利用LwM2M连接开始从远程定位服务器下载GNSSAi...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨允，
申请(专利权)人：诺领科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32