【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微惯导定位技术的低功耗领域，具体而言，涉及到一种间歇工作的mems微惯导低功耗系统。
技术介绍
1、随着微机电系统技术的发展，基于mems惯性传感器的微惯导系统，在各类需要实现位置、姿态感知的物联网设备、穿戴式设备和便携设备中具有广阔的应用前景，如手机、游戏机、相机、智能手表等设备。但这些设备大多数采用电池供电，对功耗敏感，而其中的惯性感知单元往往只有在设备移动时才需要介入，因此设备如何实现长时间待机是亟待解决的问题。
2、本专利技术基于mems惯性传感器提出了一种间歇式工作的微惯导系统，该系统充分考虑了惯性感知单元不需要介入时系统的能量消耗，同时提出了一种采用定点量化策略的低功耗导航解算算法，对微惯导系统在工作状态下的功耗进一步优化，有效的延长了设备的待机时长。
技术实现思路
1、针对各类需要mems微惯导系统但供电条件受限的移动式设备，导致无法长时间待机的问题。本专利技术设计了一种低功耗、低成本间歇工作的mems微惯导系统。在硬件方面，选用低功耗器件，并设计低功耗电路；软件方面，提出了一种采用定点量化策略的导航解算算法，并充分利用惯性测量单元的高级运动中断功能使系统自主地实现间歇式工作模式。通过硬件和软件相结合，最终实现一个低功耗的mems微惯导系统，以满足移动式设备长时间待机的需要。
2、本专利技术的微惯导系统由惯性传感器模块、主控制器模块和电源管理模块等部分组成。由于设备采用电池供电，为了实现长时间的待机，因此对微惯导系统的功耗提出了较
3、步骤1、本专利技术选用低功耗的器件，有效的减低系统的功耗。具体芯片选择如下所示。
4、微惯导系统采用stm32l151c8t6a作为主控芯片。该芯片数据执行效率较高，具有体积小、超低功耗等特点，该单片机有5种低功耗模式，其中stop模式的电流低至0.44ua，并且唤醒时间小于8us，非常适用于功耗较低的微惯导系统的开发。
5、惯性传感器选用bmi270。该芯片是博世公司研发的一款超低功耗的惯性测量单元，它在低功耗模式下的电流低至4ua，并且它将精确的加速度和角速度测量与智能片上运动触发中断功能相结合，其中智能片上运动触发中断功能中anymotion detection和nomotion detection为后续实现系统间歇式工作模式提供了支持，并且它无需唤醒主系统处理器即可独立处理智能片上运动触发中断功能，可有效的降低整个系统的功耗。
6、在低功耗设计中，器件本身也是耗电的，尤其是dc-dc器件，所以需要选用超低功耗的ldo，同时还要考虑ldo的最大输出电流。本系统中选用bl8064系列，bl8064是一款超低功耗的ldo，静态功耗只有1ua，最大输出电流是200ma，满足低功耗系统的需要。
7、锂电池充电模块选用ltc4054，该芯片是一款完整的恒流/恒压线性充电器。当不接充电电源时，它会自动进入低电流状态，将电池漏电流降至小于2ua，也非常适用于低功耗系统。
8、步骤2、本专利技术提出了一种定点量化策略的导航解算算法，可有效的减低系统的功耗。具体原理如下所示。
9、微惯导系统的导航解算算法中的参数大多数使用浮点数储存，然而浮点数计算会使用大量复杂的浮点运算单元，因此会影响运算速度，同时本系统使用的stm32l151处理器没有浮点单元，如直接用浮点数运算会造成程序执行时间显著加长、且其占用的资源量和功耗也会成倍地增加。因此本专利技术提出了一种采用定点量化策略的导航解算算法。与浮点运算单元相比，定点数运算会更加简单，并且stm32l151处理器对定点数处理的效率比浮点数要高，使算法占用系统资源减少、运行时间减短，从而减低系统的功耗。
10、步骤3、本专利技术设计了一种间歇式工作的微惯导系统，系统充分考虑了惯性感知单元不需要介入时系统的能量消耗，有效的减低系统的功耗。具体原理如下所示。
11、微惯导系统采用间歇工作模式。充分利用惯性传感器的智能片上运动触发中断功能中anymotion detection和nomotion detection。整个系统分为定位模式和待机模式。通过惯性传感器的智能片上运动触发中断功能可以自主地进行工作模式的切换。
12、步骤4、本专利技术选用合适的工作频率，即可以满足系统的算法需要，又可以有效的减低系统的功耗。具体原理如下所示。
13、对于一个系统而言，其功耗大致满足以下公式：
14、p＝cv2f (1)
15、式(1)中c为系统的负载电容，v为电源电压，f为系统工作频率。因此可见功耗与工作频率成正比。所以在微惯导系统中单片机的工作频率越大，系统的性能越好，但功耗也就越高。本专利技术需要设计一个低功耗微惯导系统，应该考虑在不影响系统性能前提下，尽可能地使用低频率的时钟。
16、本专利技术的有益效果如下：
17、1、本专利技术提出的间歇工作的微惯导系统，充分考虑了惯性感知单元不需要介入时系统的能量消耗，有效的降低整个系统的功耗。
18、2、本专利技术提出的采用定点量化策略的导航解算算法，使其占用的系统资源减少、算法运行时间减短，有效的降低整个系统的功耗。
19、3、本专利技术根据导航解算算法的需要，给微惯导系统设定了合适的工作频率，有效的降低了微惯导系统在工作时的功耗。
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1.一种间歇工作的低功耗微惯导系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的间歇工作的低功耗微惯导系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的间歇工作的微惯导系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的微惯导系统中导航解算算法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种间歇工作的低功耗微惯导系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的间歇工作的低功耗微惯导系统，其特征在于：
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