실시간 클록 브라운아웃 검출을 위한 방법 및 장치

실시간 클록 브라운아웃 검출을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REAL TIME CLOCK(RTC) BROWNOUT DETECTION}

관련 출원

본 출원은, 2001년 10월 30일 출원된, 발명의 명칭이 "저전력 동작 동안 GPS 신호의 취득을 위한 교정된 실시간 클록(Calibrated Real Time Clock for Acquisition of GPS Signals During Low Power Opertion)"인, 공동 계류중인 미국 특허 출원 일련 번호 10/021,119의 일부 계속 출원이다.

발명의 분야

본 발명은, 일반적으로, GPS(Global Positioning System) 수신기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 전원 브라운아웃(power brownout; 전원 전압저하)으로 인해, 실시간 클록이 정확하지 않게 되는 때를 정확히 검출하는 것에 관한 것이다.

발명의 배경

GPS(Global Positioning System)는 24개의 지구 궤도를 도는 위성의 집합이다. 각각의 GPS 위성은, 지표면 위 약 11,000 마일에서 정확한 궤도로 이동하고 있다. GPS 수신기는, 적어도 3개의 위성을 자동으로 추적하여, 그 정확한 위치를 결정한다. 각각의 위성은 고유 PN(pseudo-noise) 부호로 변조된 신호를 전송한다. 각각의 PN 부호는, 1.023 메가헤르쯔(MHz)의 칩 레이트(chip rate)에 따라 밀리 초 (㎳)마다 반복되는 1023개 칩의 시퀀스이다. 각각의 위성은 동일 주파수로 전송한다. 민간 응용의 경우, 상기 주파수는 L1으로 알려져 있고, 1575.42 MHz이다. GPS 수신기는, 수신기가 볼 수 있는 위성들의 전송의 혼합인 신호를 수신한다. 수신기는, 위성에 대한 PN 부호의 편이된 버전과 수신된 신호를 상호 연관시킴으로써(correlate), 특정 위성의 전송을 검출한다. 상관(correlation) 레벨이 충분히 높아, 특정 편이 및 PN 부호에 대해 실현된 상관 레벨에 피크가 존재하는 경우, 수신기는 특정 PN 부호에 대응하는 위성의 전송을 검출한다. 그 다음에, 수신기는, 편이된 PN 부호를 이용하여, 위성의 후속 전송과의 동기를 실현한다.

GPS는 고유한 시간 유지 시스템(time keeping system)을 채용하고 있다. GPS 시간은, 1980년 1월 6일 이래, 초 및 주 단위로 유지된다. 한 주에는 604,800초가 존재한다. 따라서, GPS 시간은 TOW(time of week) 및 주 번호(week number) 단위로 지정된다. TOW의 범위는, 한 주 내의 초 번호에 대응하여, 0에서 604800까지이다. 1980년 1월 6일에 0으로 시작된 주 번호는, 현재 일천 주를 초과하고 있다. TOW는, 특히, 발진기가 1초의 32,768분의 1의 해상도를 제공하는 경우(32 킬로헤르쯔(또는 KHz)의 발진 주파수), 또는 GPS 시간이 특정 클록 에포크(epoch)에 관한 거리 측정(range measurement)에서 계산되는 경우, 소수부를 가질 수 있다. GPS 시간은 수십 나노초 정도 크기의 정확도를 가질 수 있다. GPS 시간은 GPS 시스템에 필수적이다.

GPS 수신기 유닛의 초기 위치 결정 동안, "콜드 스타트(cold start)" 프로세스가 시작된다. 콜드 스타트 동안, GPS 수신기는, GPS 시간, GPS 위치 또는 GPS 위성 궤도에 대한 궤도력(ephemeris) 데이터에 관한 정보 없이 취득 프로세스(acquisition process)를 시작한다. 따라서, GPS 수신기 유닛은 광범위한 가능 주파수 상에서 모든 위성들에 대해 검색한다. 일부 경우에는, GPS 위성에 대한 알마낙(almanac; 위성의 개별 정보) 데이터도 알려지지 않는다. 그러나 결국에는, 수초 후에, 적어도 4개의 위성 신호가 취득된다. 위성의 PN 부호화된 신호는 각각의 위성을 식별하고, 각각의 위성은 궤도력 데이터를 전송한다. 궤도력 데이터는, 예를 들어, 그 위성에 대한, GPS 시간의 함수인 궤도 위치 등의, 정확한 궤도 정보를 포함한다.

일부 정보가 취득 전에 알려진 경우에는, 일반적으로, 항행(navigation)을 위해 GPS 위성으로부터 충분한 정보를 취득하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있다. 예를 들어, 알마낙 데이터, 대략의 GPS 시간 및 대략의 수신기 위치가 대략의 위성 위치 및 도플러 편이를 계산하는 것을 허용하는 경우에는, "웜 스타트(warm start)" 프로세스를 이용할 수도 있다. 궤도력, 대략의 GPS 시간 및 대략의 수신기 위치가 알려져, 대략의 위성 위치 및 도플러 편이를 계산할 수 있고 궤도력 데이터를 수집하는데 걸리는 시간을 회피할 수 있는 경우에는, "핫 스타트(hot start)" 프로세스를 이용할 수도 있다. 그러나, 항행 솔루션을 계산하는데 충분한 정확도로 시간을 확립하기 위해서는, 적어도 하나의 위성에서의 완전한 6초 서브프레임 데이터가 요구된다.

GPS 수신기는, 각 위성으로부터의 전송에 관한 부호 위상을 결정함으로써, 각 위성으로부터 GPS 수신기까지의 거리를 결정한다. 부호 위상(CP; code phase) 이란, 위성 전송이, 위성에서 수신기까지 대략 11,000 마일의 거리를 이동할 때 경험하는, 칩 또는 칩의 일부 단위인, 지연을 지칭한다. 각각의 위성에서, 각 PN 칩의 전송 시간은 몇 나노초 아래로 제어된다. 따라서, 정확한 GPS 시간에 대한 정보는, GPS 수신기 유닛이 어느 소정 시간에 어떤 위성 파형의 칩이 전송되고 있는지를 정확히 아는 것을 허용한다. 수신기에서 소정 칩의 도착이, T20 에포크 등의, 로컬 타이밍 에포크에 관해 측정되면, 그 T20 에포크에서의 GPS 시간이 알려지는 한, 위성에서 GPS 수신기 유닛까지 칩의 전파 시간을 정확히 측정할 수 있다. 4개의 각 위성에서의 전파 시간이 동일한 T20 에포크에 관해 측정되면, GPS 수신기 유닛은, 기준 T20 에포크에서 GPS 시간 값 내의 오차와 함께, 3차원 공간 내의 수신기 위치를 설명할 수 있다.

GPS 수신기 유닛은, 위성에서의 전송 속도와 시간 지연을 곱셈함으로써, 위성까지의 거리를 정확히 결정한다. 또한, GPS 수신기 유닛은, 각 위성의 정확한 궤도도 알고 있다. 위성 위치의 갱신(update)은, 각 위성에 의해 수신기에 전송된다. 이는, 저주파수(50 Hz) 데이터 신호를, 위성에서의 PN 부호 전송으로 변조함으로써, 실현된다. 상기 데이터 신호는, 위성에 대한 시간 의존 위치 정보 및 시간 오차를, 궤도력 데이터 서브프레임 내의 그 내장형 클록에 부호화한다. 각 위성 전송의 정확한 시간은, 다음 서브프레임의 시작시, 기준 칩에 대해 각각의 6초 데이터 서브프레임 내에 주어진다.

개념상, 수신기는, 위성에서의 추정된 거리를 이용하여, 수신기가 위치해야 하는 위성 주위의 구(sphere)를 규정한다. 구의 반지름은, 수신기가 부호 위상으 로부터 결정한 위성까지의 거리와 같다. 수신기는 이와 같은 프로세스를 적어도 3개의 위성들에 대해 수행한다. 수신기는, 자신이 규정한 적어도 3개의 구 간의 교점으로부터 자신의 정확한 위치를 얻는다. 수신기가 자신의 위치에서의 고도를 알고 있는 경우에는, 3개의 위성에서의 측정으로 충분하다. 그 고도를 알지 못하는 경우에는, 위도, 경도, 및 로컬 클록 측정 에포크(예를 들어, T20 에포크에서의 GPS 시간)에서의 오차와 함께, 또한, 고도를 설명할 수 있도록, 4개의 위성에서의 측정이 요구된다.

각 위성으로부터의 신호 검출은, 예를 들어, 여기서 참조로서 병합하고 있는, 1999년 3월 30일 출원된, 발명의 명칭이, "코히런트 통합을 채용한 신호 검출기(Signal Detector Employing Coherent Integration)"인, 미국 특허 출원 일련 번호 09/281,566에서 개시되는 GPS 신호 검출기에 따라 실현될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기서 개시된 신호 검출기는, 예를 들어, 정합 필터 등의, 상관 메커니즘, 및 코히런트 통합 방식을 이용하여, 적절한 위성 신호를 검출할 수도 있다.

일단 위성 신호가 검출되면, 위성으로부터 수신되어 PN 부호 신호로 변조되는 저주파수 50 Hz 데이터를 복호하여, GPS 수신기 유닛의 정확한 위치를 결정한다. 종래 위치 결정 프로세스는, 완료되는데 몇 초를 필요로 한다. 일반적으로, 이들 종래 방식은, 계속 실행되므로, 소중한 프로세서 자원을 소비하게 된다. 이는, 휴대용 GPS 수신기 유닛과 같은, 매우 제한된 전력 자원을 갖는 GPS 수신기 유닛의 경우에 특히 불리하다. 휴대용 GPS 수신기 유닛은, 사용자가 위치 정보를 위 해 GPS 수신기 유닛을 조회하지 않고 있는 기간 동안, 선택된 구성 요소를 셧 오프(shut off), 또는 파워 다운(power down)할 수 있도록, 설계될 수도 있다. 사용자(또는 자동 프로세스)가 GPS 수신기 유닛을 조회하면, GPS 수신기 유닛은 파워 다운된 구성 요소를 재활성화고 위성 데이터를 재취득하여, 현재 위치를 결정한다. 사용자의 위치가 그다지 변하지 않은 경우, 및/또는 셧 다운(shut down) 기간이 충분히 짧은 경우에는, (핫, 웜 또는 콜드 스타트 절차와 관련된 몇 초 내지 분보다는 오히려)이전 위성 신호를 재취득하여, 부호 위상 데이터의 거의 즉시 상관(nearly immediate correlation)을 실현하는 것이 가능할 수도 있다. 부호 위상 데이터의 거의 즉시 상관이, 몇 초를 절약하므로, 휴대용 GPS 수신기 유닛에서 이용 가능한 제한된 전력 중 상당량을 절약하게 된다.

그러나, 부호 위상 데이터의 거의 즉시 상관을 이용한 위성 신호의 재취득은, 수신기가 꺼져 있는 기간 동안, 정확한 시간 유지를 필요로 한다. 더욱 상세하게는, GPS 발진기 및 타이밍 시스템은, 수신기가, 재획득시, 전체 GPS 신호 구조 내에서 어느 PN 부호 기간을 수신하기로 되어 있는지를 잊는 것을 회피하기 위해, GPS 수신기 유닛에서 여러 클록 신호의 정확도를 ±0.5 ㎳ 이내로 유지해야 한다. 상기 0.5 ㎳ 기준은 1 ㎳ 부호 기간의 2분의 1에 해당한다. 또한, GPS 수신기 유닛의 이동은, PN 부호 신호의 타이밍과 관련될 수도 있는 오차를 발생시킨다. GPS 수신기의 이동에 의해 발생한 오차를 더한 클록 신호의 정확도를 들어오는 PN 부호 신호의 0.5 ㎳ 이내로 유지할 수 있는 경우에는, GPS 수신기 유닛 정합 필터가 이전에 취득한 4개의 위성 PN 부호 신호를 즉시 자동으로 추적하여 신호 구조 중 어 느 PN 부호 기간이 취득되었는지를 알 수 있으므로, 시간을 소비하며 전력을 소비하는, 핫, 웜 또는 콜드 스타트 절차를 이용한 위치 결정 프로세스를 회피할 수도 있다. 0.5 ㎳ 이내로 유지할 수 없는 경우에는, 선택된 수신기 구성 요소, 또는 전체 수신기가 파워 다운된 동안, 보존된 이전 정보(예를 들어, 알마낙, 궤도력, GPS 시간, 및 수신기 위치)에 따라, 핫, 웜 또는 콜드 스타트 절차를 이용해야 한다.

일반적으로, 종래 RTC(real time clock) 회로는, GPS 회로의 나머지가 꺼진 상태로 대강의 GPS 시간을 유지하는데 이용될 수도 있다. 일반적인 RTC 회로는, 연장된 기간 상에서 몇 초의 정확도를 유지할 수도 있다. 핫 및 웜 스타트의 경우에는, 상기와 같은 정확도로 충분하다. 그러나, 종래 실시간 클록의 정확도는, 일반적인 저비용, 저전력 RTC 회로의 열악한 안정성 및 온도 특성 때문에, +/- 0.5 ㎳ 레벨 아래로 빠르게 떨어진다. 따라서, 매우 짧은 시간 후라도, 핫 스타트가 요구된다.

항행 갱신 간에 발진기가 파워 다운되는 경우에는, 종래 GPS 발진기 및 타이밍 시스템으로, GPS 수신기 유닛 내의 여러 클록 신호의 정확도를 ±0.5 ㎳(1 ㎳ 부호 기간의 2분의 1)이내로 유지하는 것이 가능하지 않다. 그러나, GPS 발진기 및 결합한 타이밍 시스템이 상당한 전력을 소비하므로, 휴대용 GPS 수신기 유닛의 경우, 전력 자원을 보존하기 위해, 이들 구성 요소를 파워 다운하는 것이 매우 바람직하다.

어떤 상황에서는, 로컬 전원의 일부 또는 전체 손실로 인해, 실시간 클록이 완전히 정지할 수도 있다. RTC가 전혀 동작하지 않는 경우에는, 시동(start-up)시, 위성을 포착하는데 콜드 스타트 절차를 이용해야 한다는 것을 명백히 알 수 있다. 다른 상황에서는, RTC가, 시동시 정상으로 동작하는 것으로 보일 수도 있지만, 일부 전력 손실, 또는 RTC로 하여금 주기를 놓치게 하는 브라운아웃 상황을 경험했기 때문에, 정확하지 않을 수도 있다. 예를 들어, RTC를 전원 공급하는데 이용되는 전지는, 그 전지 수명의 거의 끝에 있기 때문에, 또는, 그 전지의 동작 범위를 넘은 온도에서 동작하기 때문에, 충분하지 않은 전력 레벨을 제공할 수도 있다. 이는, 신속한 취득을 지원하기 위해, RTC에서의 시간이 GPS 클록 방식으로 이동되는 경우, 특히 문제가 된다. 틀린 RTC 시간에 의존하는 경우에는, 그 결과, 틀린 거리 측정이 발생한다. 항행 솔루션에서 틀린 거리 측정을 이용하면, 위치 계산이 틀리게 된다.

종래 RTC 고장 검출기 중 하나는, RTC 백업 전원이 인가될 때, 상태 플립 플롭(status flip-flop)을 정확히 설정하는 회로를 포함한다. 통상, 상기 백업 전원은 소형 전지이다. 따라서, 상기 회로는, 백업 전지를 교환할 때를 정확히 검출할 수 있다. 이는, 비교적 무용한 특징이다. 사용자는, 전지가 교환되고 있는 것을 알 수 있다. 전지 교환 후, 설정 루틴을 호출하여 시간을 설정할 수도 있다.

본래 전압 레벨을 감시하는, 종래 RTC 고장 검출 방법은, 전지가 그 수명의 거의 끝에 있는 경우, 또는, 광범위한 온도 변화에서 전지가 동작하는 경우에, 특히 적합하지 않다. 예를 들어, GPS 수신기는 추운 환경에서 자동차 내에 설치될 수도 있다. 이와 같은 조건에서는, 전지 전압 및 전류 능력이 떨어지므로, RTC 발 진기가 정지하게 된다. 또한, 사용자는 수신기를 휴대하여, 이를 재킷 주머니 안쪽에 넣고 하이킹 갈 수도 있다. 수신기가 충분히 따뜻해져, 전지는 그 능력을 회복하고, 발진기가 다시 시작된다. 사용자가 수신기를 사용하려는 경우, 수신기는 통상의 검사를 수행한다. 시간이 증가하고 있기 때문에, RTC가 동작하는 것처럼 보인다. (통상 RTC와 동일한 전지 상에 있는)전지가 지원하는 램(RAM)은, 램이 그 전지 용량을 동작을 위해 RTC 발진기가 요구하는 것보다 훨씬 낮은 전압으로 유지하기 때문에, 양호한 체크섬(checksum)을 갖는다. RTC 발진기 고장 FF은, 리셋된 한계값 아래로 전압이 떨어지지 않았기 때문에, 또한, 로직이 그 유효 상태를 동작을 위해 발진기가 요구하는 것보다 낮은 전압으로 유지할 수도 있기 때문에, 양호한 상태를 표시한다. 따라서, 수신기가, RTC 값이 양호한 것으로 가정하여, 이 값을 이용하려고 하면, 실제로는 시간이 잘못되었기 때문에, 정확하지 않은 솔루션을 제공하게 된다. 수신기가, 솔루션을 제공하는데 시간이 더 걸리고, 설상가상으로, 계속 틀린 솔루션을 제공하게 된다.

이론상으로는, 상태 플립 플롭 고장 검출 전압 한계값을 정확히 설정할 수 있다면, 고장이 검출될 것이다. 이는, 여러 이유 때문에 곤란하다. 일부는, 전지 수명을 최대로 하기 위해, 한계값을 가능한 낮게 설정하기를 원한다. 이는, 한계값이 정확해야 하고, 이 한계값이 발진을 위한 상이한 발진기 요구에 응답해야 한다는 것을, 의미한다. 이들 상이한 조건은, 제조 프로세스 변화에 따른, 특정 결정(crystal), 온도 및 회로 파라미터 변화 등의 함수일 수 있다. 따라서, 한계값 내에 일부 마진이 제공되어야 하므로, 유용한 전지 수명을 줄이게 된다. 마진을 갖는 경우에도, 통계를 기초로 하면, 일부 고장 사건이 발생할 수도 있다.

선택된 구성 요소를 이용하지 않는 경우에는, 선택된 구성 요소를 파워 다운함으로써, 전력 자원을 보존하도록 동작할 수 있고, 또한, 계속 동작하는 실시간 클록을 이용하여 시동시 위성을 빠르게 포착할 수 있는, GPS 항행을 위한 방법 및 장치를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전지 수명과의 절충 없이, 발진기 고장을 신뢰성 있게 검출하는 RTC 클록 고장 검출 회로를 갖는 것이 바람직하다.

발명 개시 내용의 개요

저전력 RTC(real time clock)는, GPS(Global Positioning System) 수신기 유닛에서 계속 동작한다. GPS 수신기 유닛이, GPS 수신기 유닛의 위치를 계산하는데 이용되는 위성 정보를 능동적으로 취득하지 않고 있는 기간 동안, 선택된 구성 요소를 셧 다운함으로써, GPS 수신기 유닛에서 전력을 보존한다. 저전력 시간 유지 회로 내에 상주하는 K32(일반적으로, 공칭 32,768 KHz) 발진기는, 선택된 구성 요소가 셧 오프되는 경우, GPS 시간을 정확히 보존한다. K32 발진기는 RTC 또는 저전력 클록을 발생시킨다. 여기서, 저전력 클록과 RTC란 용어는 서로 교환 가능하게 이용된다.

시동시 이용되는 RTC가 충분히 정확한지 여부를 결정하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에서는, 예를 들어, 브라운아웃 사건(episode) 동안, RTC 클록 주기의 실제 손실이 검출된다. 일 실시예에서는, RTC 클록 발진기의 출력이 반파 정류되고, 계산된 RC 시정수를 갖는 저항기-커패시터(RC) 회로의 입력에 배치된다. RC 회로의 출력은, 전압 비교기의 한 입력에 배치된다. 기준 전압은 전압 비교기의 다른 출력에 배치된다. RTC 발진기가 소정수의 주기를 놓친 경우에는, 전압 비교기 상의 RC 회로의 출력 전압이 감소하고, 전압 비교기 출력에 나타나는, 클록 주기의 손실을 비교기가 검출한다.

도면의 간단한 설명

도면 내의 구성 요소는 반드시 축척으로 제도되는 것은 아니고, 대신에, 본 발명의 원리를 설명할 때, 강조될 수도 있다.

도 1은 GPS(global positioning system) 수신기의 예시적인 동작 환경의 블록도이다.

도 2는 GPS 수신기의 일 실시예의 블록도이다.

도 3은 GPS 수신기의 일 실시예의 다른 블록도이다.

도 4는 GPS 수신기의 일 실시예의 다른 블록도이다.

도 5는 브라운아웃 검출 회로의 일 실시예의 블록도이다.

도 6은 일 실시예의 브라운아웃 검출 프로세스를 나타낸 흐름도이다.

도 7A, 7B, 및 7C는, GPS 클록 신호를 갱신하기 위해 RTC 클록 신호를 이용하는 단계, 및 추정된 GPS 시간이 GPS 수신기의 위치를 포착하는데 충분히 정확한지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 일 실시예의 프로세스를 나타낸 흐름도이다.

발명의 상세한 설명

도 1은 GPS(global positioning system) 수신기의 예시적인 동작 환경을 나타낸다. 도 1은 GPS 수신기 유닛(100) 및 4개의 GPS 위성(102, 104, 106 및 108)을 도시한다. 각각의 위성(102, 104, 106 및 108)은 GPS 수신기 유닛(100)에 전송 하고 있다. 위성(102)은 v _a ⁺ 속도로 LOS(110; line of sight)를 따라 GPS 수신기 유닛(100)을 향해 이동하고 있고, 위성(104)은 v _b ^- 속도로 LOS(112)를 따라 GPS 수신기 유닛(100)에서 멀어지는 방향으로 이동하고 있고, 위성(106)은 v _c ^- 속도로 LOS(114)를 따라 GPS 수신기 유닛(100)에서 멀어지는 방향으로 이동하고 있다. 따라서, 반송파 파장을 λ로 가정하면, 위성(102)에서의 전송은

위성(108)은, v _d ^- 속도로 LOS(116)을 따라 GPS 수신기 유닛(100)에서 멀어지는 방향으로 유사하게 이동하고 있다. 일부 응용에서, 제4 위성(116)에 의해 제공된 정보는, 미리 알려지지 않은 경우, 수신기의 고도 값에서의 오차를 결정하는데 이용될 수도 있다. 4개의 위성은, 위도, 경도, 고도 및 시간 오차를 설명할 수 있는 측정을 제공하기 위해, 적합한 기하 구조를 가져야 한다. 위성 기하 구조가 열악한 경우에는, 4개의 미지량을 설명하는데, 4개의 보이는 위성의 최소량보다 많은 위성에서의 거리 측정을 필요로 할 수도 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 GPS 수신기 유닛(100)의 블록도이다. GPS 수신기 유닛(100)은, 여기서 도시되며 RF(radio frequency) 칩(103) 상에 상주하는, RF 기능성을 포함한다. GPS 수신기 유닛(100)은, 여기서 도시되며 기저 대역 칩(105) 상에 상주하는 기저 대역 기능성을 더 포함한다. 여기서는, 여러 기능을 수행하는 여러 구성 요소를 일정한 배열로 설명하지만, 개시된 바와 같이, 본 발명은 다른 배열을 고려할 수도 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 기저 대역 칩(105)은 항행 프로세서(210) 및 메모리 장치(220)를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서는, 항행 프로세서 및 메모리 장치가 기저 대역 칩(220) 상에 상주하지 않고, 예를 들어, 주변 장치 인터페이스를 통해, 기저 대역 칩(220)과 통신할 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 도시된 모든 구성 요소 및 설명된 기능성이 하나의 칩 상에 상주할 수도 있다.

RF 칩(103)은, GPS 시간을 유지하는데 이용되는, 고 정확도 발진기인, GPS 발진기(204)를 포함한다. 다음은, 일 실시예에 따른, GPS 수신기 유닛(100)의 일반적인 동작의 개요이다. 이하, 다음 개요에서 지정된 구성 요소를 도시하고 설명한다. GPS 수신기 유닛이 GPS 수신기 유닛의 위치를 계산하는데 이용되는 위성 정보를 능동적으로 취득하지 않고 있는 기간 동안, GPS 발진기(204)를 포함하는, 선택된 구성 요소를 셧 다운함으로써, GPS 수신기 유닛(100)에서 전력을 보존한다. 저전력 시간 유지 회로에 상주하는 K32(일반적으로, 공칭 32,768 KHz) 발진기는, 선택된 구성 요소가 셧 오프되는 경우, GPS 시간을 정확히 보존한다.

GPS 발진기(204)는, 복수의 위성에서 검출된 신호에 기초하여 GPS 시간을 정확히 결정하는데 이용되며, M11 클록 신호로 지칭되는, 클록 신호를 발생시킨다. 에지 정렬된 비율 계수기(EARC; edge aligned ratio counter)는, 프리 러닝 계수기(free running counter)로 K32 및 M11 클록 신호를 계속 감시하고, K32 클록 신호의 에지가 소정의 작은 허용 한계 내에서 M11 클록 신호의 에지와 정렬하는 경우에는, K32 및 M11 계수기 값이 래치된다. T20 에포크를 발생시키는 GPS 타이밍 발생기가 M11 클록에 의해 구동되므로, 프리 러닝 계수기도, 그 계수기와 T20 에포크 간의 관계를 확립하기 위해 T20 에포크에서 래치될 수 있다. 이와 같이, GPS 수신기 유닛(100)은, K32 클록 신호 및 GPS M11 클록 신호의 타이밍 및 레이트를 T20 타이밍 에포크와 상호 연관시킬 수 있다. K32 클록 신호, GPS M11 클록 신호 및 T20 에포크의 상관된 타이밍 및 레이트를 항행 프로세서(210)에 제공하여, T20 에포크에서 GPS 시간의 충분히 정확한 추정을 계산함으로써, 취득한 위성 PN 부호 신호의 신호 구조에서 PN 부호 기간의 결정을 허용한다.

GPS 수신기 유닛의 동작 동안, 로컬 GPS 발진기 및 K32 발진기의 주파수를 여러 동작 온도에서 검출하여, 양 발진기에 대해 온도/주파수를 규정한다. 양 온도/주파수 표의 데이터는 메모리에 기억된다.

그 다음에, GPS 발진기를 포함하는, GPS 수신기 유닛 상에 상주하는 선택된 구성 요소를 셧 다운하여, 전력을 보존한다. 저전력 시간 유지 회로는 온(on) 상태를 유지한다. 주기적으로, 소정 시간 후에, 경보 유닛에 의해 발생된 웨이크업(wake-up) 명령에 응답하여, 시스템을 파워 업한다. 저전력 시간 유지 회로에서의 K32 클록 신호는, K32 발진기의 실제 동작 온도 및 K32 클록 온도/주파수 표에서의 데이터에 기초하여, 재교정된다. 이와 같이, K32 클록 레이트를 주기적으로 갱신하여, GPS 시간을 더 정확히 추적하게 된다.

특정 시점에서는, 특정 시스템 응용의 요구에 따라 항행 갱신을 수행한다. 주기적으로 재교정된 K32 클록 신호 및 GPS 클록 온도/주파수 표에서의 데이터를 이용하여, M11 클록 신호 레이트 및 GPS 시간을 설정한다. 그 다음에, GPS 위성의 위치를 추정하여, 수신된 위성 신호로부터 실제 GPS 시간을 빠르게 결정할 수 있게 된다. 일단, 검출된 위성 신호로부터 정확한 GPS 시간이 결정되면, 상술한 바와 같이, M11 및 K32 신호를 함께 래치하고, T20 에포크에서 실제 GPS 시간과 상호 연관시켜, 그 온도 교정 표를 더 개선하고 갱신하게 된다. 그 다음에, 선택된 구성 요소를 다시 한 번 셧 오프하여, 전력을 보존하게 된다.

상술한 프로세스는, 저전력 시간 유지 회로가 정확한 GPS 시간을 유지할 수 있도록, 필요에 따라 반복된다. 더 정확한 시간 유지에 기초하여 높은 정확도로 GPS 위성 위치 및 거리를 추정하므로, GPS 수신기 유닛의 사용자가 위치 정보를 요구하면, GPS 수신기 유닛은 GPS 위성에서의 위치를 더 빠르게 결정한다. 즉, 종래 프로세스를 이용하여 GPS 위성까지의 거리를 추정하는데 충분하도록 GPS 시간을 정확히 설정하기 위해, 서브프레임 데이터를 검출하고 서브프레임 타이밍을 결정하는, 전력을 소비하며 시간을 소비하는, 프로세스를 회피하게 된다.

다시 도 2를 참조하면, RF 칩(103)과 기저 대역 칩(105)은 시스템 인터페이스(109)를 통해 통신한다. 일 실시예에서, 시스템 인터페이스(109)는 SPI(serial peripheral; 직렬 주변 장치) 인터페이스이지만, 다른 실시예에서는, 시스템 인터페이스가 임의의 적절한 메시징 방식일 수 있다. RF 칩(103)은 안테나(107)를 경유해 보이는(in view) 위성으로부터 신호를 수신한다. 위성 신호는 샘플링되어, SIGN/MAG선 상에 직렬 스트림으로서 항행 프로세서에 전송된다. 기저 대역 칩(105)과 그 구성 요소는, GPS 발진기 결정에서 발생되며, 일반적으로 F ₀ 의 배수인 주파수를 갖는, ACQCLK 신호에 따라 동작한다. 도시된 바와 같이, 여러 다른 신호는 시스템 인터페이스를 경유해 교환된다. 파워 업(PWRUP) 신호는 RF 칩(103)에 전송되어, 취득 및 항행 전에, 파워 다운된 RF 칩(103)의 구성 요소를 파워 업한다. SPI_CLK 신호는, 동기를 위해 기저 대역 칩(105)으로부터 RF 칩(103)에 전송된다. 데이터선(SPI_DI 및 SPI_DO)은 데이터를 앞뒤로 전달한다. 칩 이네이블 신호(RFRST)는 RFRST선 상에서 기저 대역 칩(105)에 전송되고, 리셋 신호(SRESET_N)는 RFRST선 상에서 기저 대역 칩(105)에 전송된다. 다른 실시예에서는, 여러 상이한 프로토콜을 이용하여, RF 칩(103)과 기저 대역 칩(105) 간에 정보를 교환한다.

도 3은, 저전력 시간 유지 회로(200)를 포함하는, GPS 수신기 유닛(100)의 선택된 구성 요소를 나타낸 블록도이다. GPS 수신기 유닛(100)은, 적어도, 라디오(202), 로컬 GPS 발진기(204), 온도 센서(206), 복수의 GPS 신호 프로세서 채널(208; 1 내지 N), 항행 프로세서(210), 정합 필터(212), A/D 변환기(214), 로컬 GPS 클록 발생기(216), 에지 정렬된 비율 계수기(218), 메모리(220) 및 저전력 시간 유지 회로(200)를 포함한다. 메모리(220)는, 웨이크업 경보 로직(222) 및 GPS 클록 LPTK(Low Power Time Keeping) 회로 온도/주파수 오차 표(224)를 위해 할당된 부분을 더 포함한다. 도 3은, 일반적으로, 본 발명의 동작 및 기능과 관련된 이들 구성 요소를 나타내는 것에 한정된다. 도시되지 않은, 다른 구성 요소도, GPS 수신기 유닛(100)에 포함된다. 이들 구성 요소는, 그 동작 및 기능성의 논의가 본 발명의 개시에 필요하지 않으므로, 생략된다.

라디오(202)는, 도 1의 위성(102, 104, 106 및 108)과 같은, 복수의 위성으로부터 복수의 GPS 신호를 검출하지만, 이에 한정되지는 않는다. 일 실시예에서, 라디오(202)는 GPS L1 대역(1575.42 MHz)을 선택한다. 그러나, 다른 실시예는 다른 적절한 신호를 선택할 수도 있다. 또한, 라디오(202)는, 접속(226)을 경유해, 로컬 GPS 발진기(204)로부터 타이밍 신호를 수신한다. 일 실시예에서, 타이밍 신호는, 대체로 10.949 메가헤르쯔(MHz)로 발진하는 로컬 GPS 발진기(204)에 상주하는 결정(도시안함)에 의해 발생되고, M11 클록 신호로 지칭된다. 다른 실시예는, 본 발명의 동작 및 기능성에서 그다지 일탈함이 없이, 상이한 주파수 클록 신호에서 동작하는 로컬 GPS 발진기를 채용할 수도 있다.

수신된 GPS 신호 및 M11 타이밍 신호는, 복수의 GPS 신호 프로세서(208) 및 정합 필터(212)에 제공된다. 복수의 GPS 신호 프로세서(208) 각각은, 특정 신호 채널에 대응한다. 도 3은, N개의 GPS 신호 프로세서가 존재하는 것을 나타낸다. 예를 들어, GPS 수신기 유닛(100)의 예시적인 실시예는, 12개의 신호 채널을 병렬로 처리하도록 구성되는 12개의 GPS 신호 프로세서(N=12)를 채용할 수도 있다.

신호 프로세서(208) 및 정합 필터(212)는, 각 신호 프로세서가 검색하려고 하는 특정 GPS PN 부호를 표시하는, 사전 배치(prepositioning) 명령 시퀀스를, 접속(230)을 경유해, 항행 프로세서(210)로부터 수신한다. 또한, 항행 프로세서(210)에 의해 제공된 정보는, 도플러 보정 값, GPS 발진기 오차 보정 값, PN 부호 위상 정보 및/또는 들어오는 위성 신호에 관한 다른 관련 정보를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 정합 필터(212)는, 검출된 신호의 현재 PN 부호 위상을 결정하고, 그 정보를 신호 프로세서(208)에 제공하여, 신호 프로세서 채널이 그 신호를 더 빠르게 취득하는 것을 허용한다. 신호 프로세서(208) 중 하나가 채널 상에서 신호를 검출하여, 그 PN 부호, 부호 위상 및 주파수 보정이, 들어오는 GPS 신호 중 하나의 PN 부호, 부호 위상 및 주파수 보정과 정합하는 경우, GPS 신호 프로세서는 들어오는 위성 신호와 동기하여, 들어오는 위성 신호를 추적한다. 다른 실시예는 위치를 결정하는데 정합 필터(212)만을 채용한다(그러나, 정합 필터(212)가 일정 시점에서 신호의 현재 부호 위상을 결정하고 이를 계속 추적하지 않기 때문에, 정확도가 낮아진다). 또한, 현재의 정합 필터 실시예는, 취득한 모든 위성 신호의 연속적이며, 정확한 추적을 허용하는, 정합 필터의 고속 다중화(multiplexing)를 허용한다.

정합 필터(212) 및/또는 GPS 신호 프로세서(208)는, 각각, 접속(234 및/또는 232)을 경유해, 항행 프로세서(210)에 취득한 신호에 관한 부호 위상 정보를 제공한다. 그 다음에, 항행 프로세서(210)는, 정합 필터(212) 및/또는 GPS 신호 프로세서(208)가 적어도 4개의 GPS 위성 신호로부터 충분한 정보를 제공한 후, GPS 수 신기 유닛(100)의 위치를 계산한다. 그 다음에, 사용자가 GPS 수신기 유닛(100)의 위치를 알 수 있도록, 위치 정보를 인터페이스 시스템(도시안함)에 출력한다.

로컬 GPS 발진기(204)는, 미리 규정된 발진 주파수를 갖는 신호를 제공한다. 예를 들어, 로컬 GPS 발진기(204)의 일 실시예에 상주하는 결정(도시안함)의 발진 주파수는 10.949296.875 메가헤르쯔(MHz)와 같도록 구성되지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 발진 주파수의 정확한 공칭 값은 137 F ₀ /128과 같다. F ₀ 는 10.23 MHz와 같은 GPS 시스템의 기본 파라미터이다. 수신된 GPS 신호의 GPS L1 주파수는 154 F ₀ 이다. 상업용 시스템에서 이용되는 소거/취득(Clear/Acquisition) GPS PN 부호의 칩 레이트는, F ₀ /10이다. GPS 발진기(204)의 일 실시예는, M11 클록 신호의 출력으로 지칭되고, "M11"이란 용어는 10.949296.875 MHz의 137 F ₀ /128 주파수에 해당한다. 또한, 군사용 수신기에 의해 이용되는 주파수 및 부호를 포함하는, GPS 시스템의 다른 신호도 F ₀ 와 관련된다.

로컬 GPS 발진기(204)는, M11 클록 신호를, 접속(234)을 경유해, 로컬 GPS 클록 발생기(216)에 제공한다. 로컬 GPS 클록 발생기(216)는, M11 클록 신호에서 복수의 클록 신호를 얻는다. 이들 클록은 로컬 GPS 시간축(time-base)에 대응한다. 중요한 사항으로서, 복수의 클록 중 하나는 로컬 타이밍 에포크, 즉, T20 클록으로 알려져 있다. T20 클록은, 클록 틱(tick) 간의 간격이 20 ㎳라는 점에서 그 명칭을 얻었다. GPS 신호 프로세서(208) 및 정합 필터(212)에서 측정된 다수의 부호 위상은, 공통 T20 에포크에 대해 참조된다. 로컬 GPS 클록 발생기(216)에 의해 발생되어 선택된 클록 신호는, 접속(236)을 통해, GPS 신호 프로세서(208) 및 정합 필터(212)에 제공된다.

아래에서 상세하게 설명되는, 저전력 시간 유지 회로(200)는, 접속(252)을 경유해, 클록 신호를 에지 정렬된 비율 계수기(218)에 제공한다. 일 실시예에서, 클록 신호 레이트는, 대체로 32.768 킬로헤르쯔(KHz)로 발진하는 결정에 의해 제공되고, K32 클록 신호로 지칭된다. 또한, 저전력 시간 유지 회로(200)는, 정보를 항행 프로세서(210)에 제공한다(접속은 도시안함). 일반적으로, 저전력 시간 유지 회로(200)가 항행 프로세서(210)에 제공하는 정보는, T20 에포크에서의 GPS 시간 추정이다. 다른 실시예는, 본 발명의 동작 및 기능성에서 그다지 일탈함이 없이, 상이한 주파수 클록 신호를 채용할 수도 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 아래에서 더 상세히 도시되고, 설명되는, 브라운아웃 검출 회로(235)는, RTC 클록 주기의 손실을 검출한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 브라운아웃 검출 회로(235)는, RTC 클록 주기의 손실로 인해, RTC가 너무 부정확하여, 시동시 이용할 수 없는 상황을 검출하고, 이에 따라, 항행 프로세서에 통지한다.

에지 정렬된 비율 계수기(218)는, (접속(244)을 경유해)로컬 GPS 클록 발생기(216)에, (접속(246)을 경유해)정합 필터(212)에, 또한, (접속(248)을 경유해)저전력 시간 유지 회로(200)에 입력을 제공한다. 도해(illustration) 편의를 위해, 접속(244, 246 및 248)을 개별 접속으로 나타낸다. 그러나, 하나 이상의 이들 접 속을 단일의 접속으로 구현할 수도 있다. 또한, 에지 정렬된 비율 계수기(218)는 정보를 접속(250)을 경유해 항행 프로세서(210)에 제공한다. 에지 정렬된 비율 계수기(218)는, K32 및 M11 클록 신호를 계속 계수하며 감시하고, K32 클록 신호의 에지가 M11 신호의 에지와 소정의 작은 허용 한계 내에서 정렬하는 경우에는, K32 및 M11 계수기 값이 래치된다. 래칭시, 에지 정렬된 비율 계수기(218)가 로컬 GPS 클록 발생기(216)에 신호를 제공하고, 현재 T20 클록 계수를 래치하여, T20 에포크에 K32 및 M11 계수를 관련시킨다. 동일한 방법으로, 에지 정렬된 비율 계수기(218)는, 접속(248)을 경유해 신호를 저전력 시간 유지 회로(200)에 제공하여, 현재 저전력 시간 유지 회로(200)의 GPS 시간 추정이 래치되게 한다. 이와 같이, GPS 수신기 유닛(100)은, K32 클록 신호 및 GPS M11 클록 신호의 타이밍 및 레이트를, T20 에포크 및 현재 저전력 시간 유지 회로(200)의 GPS 시간과 상호 연관시킬 수 있다. K32 클록 신호, GPS M11 클록 신호, 저전력 시간 유지 회로(200)의 GPS 시간 및 T20 에포크 계수의 상관된 타이밍 및 레이트가 항행 프로세서(210)에 제공되는 경우, T20 에포크에서 저전력 시간 유지 회로(200)의 GPS 시간 추정을 계산할 수 있고, 에지 정렬된 비율 계수기(218)에서 2개 클록의 계수기 비율로부터 이들 2개 클록의 상대 레이트를 추정할 수 있다. 상대적인 클록 주파수를 추정하기 위해서는, 연속하는 에지 정렬 사건에서의 2개 집합의 계수기 값의 차이를 계산하고, 그 차이의 비율을 취한다.

모든 클록의 레이트 및 타이밍 위상은 정확히 관련될 수 있음에 주목하자. EARC 프리 러닝 M11 계수기 및 T20 에포크 발생기는, 모두 M11 클록에 의해 구동된 다. 따라서, T20 에포크에서 M11 계수기의 래칭은, 계수기 값과 T20 에포크 시간을 관련시킨다. RTC 시간 및 EARC 프리 러닝 K32 계수기는, 모두 K32 클록에 의해 구동된다. 따라서, RTC 경보 사건에서 K32 계수기의 래칭은 계수기 값과 RTC 시간을 관련시킨다. RTC는, 소망하는 RTC 시간에, 래칭 신호로서 유용한, 펄스를 발생하는 경보 회로를 갖는다. EARC를 이용하여, 에지 정렬 사건에서 프리 러닝 K32 및 M11 계수기를 래치함으로써, K32 및 M11 계수기 값을 관련시킨다. 2개의 정렬 사건에서 각각의 K32 및 M11 계수기 값의 차이를 계산함으로써, K32 및 M11 클록 레이트의 비율을 관련시킬 수 있다. 결국, GPS 신호를 추적하고 있는 경우, GPS 솔루션의 계산은, T20 에포크에서 정확한 GPS 시간 및 GPS 시간에 대한 T20 에포크의 레이트를 제공한다. 따라서, K32 및 M11 클록 레이트를 GPS 클록 레이트와 관련시킬 수 있고, RTC 및 T20 에포크 시간을 GPS 시간과 관련시킬 수 있다.

당해 기술분야의 당업자는, 상술한 GPS 수신기 유닛(100)의 동작이, GPS 수신기 유닛의 일 실시예에 의해 이용되는 한 시스템의 일반적인 설명을 의미한다는 것을 알 수 있다. 모든 GPS 수신기 유닛 구성 요소를 설명하거나 나타내는 것은 아니고, 그와 같은 구성 요소가 본 발명과 반드시 관련되는 것은 아니다. 따라서, 일반적으로, GPS 수신기 유닛(100)에 상주하는 상술한 구성 요소의 설명은, 본 발명을 이해하는데 필요한 정도까지 그들 구성 요소의 동작 및 기능성을 설명하는 것에 제한된다. 또한, 본 발명에서 채용한 GPS 수신기 유닛이나 다른 프로세서 시스템은, 도 3에 도시된 구성 요소가 도 3에 도시된 것과 다른 순서 및 방법으로 접속될 수도 있고, 또는, 도 3에 도시된 모든 구성 요소를 포함하지 않을 수도 있고, 또는, 도 3에 도시된 구성 요소와 어떤 방법으로 접속된 추가 구성 요소를 포함할 수도 있다. 본 발명을 이용하는, 상기와 같은 GPS 수신기 유닛 또는 프로세서 시스템의 어느 변화도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 보호된다.

온도 센서(206)는, 접속(238)을 경유해, 로컬 GPS 발진기(204)의 동작 온도를 검출한다. 그 다음에, 상기 감지된 온도 정보를 접속(240)을 통해 A/D 변환기(214)에 제공한다. A/D 변환기(214)는 감지된 동작 온도 정보를 적당한 포맷으로 변환하고, 그 정보를 접속(242)을 경유해 항행 프로세서(210)에 제공한다. 온도 센서(206) 및 A/D 변환기(214)는, 온도 검출 기술분야에서 채용되는 널리 공지된 구성 요소 및 기술을 이용하여 구현될 수도 있다. 온도 센서(206) 및/또는 A/D 변환기(214)에 의해 수행되는 온도 감지 기능은, 온도 감지 기술분야에서 일반적으로 채용되는 전자식, 고형 및/또는 펌웨어 타입 온도 센서 또는 수단 중 어느 타입으로도 구현될 수도 있다. 본 발명에서 채용된 상기와 같은 온도 센서는, 온도 감지 기술분야에서 일반적으로 채용되는 구성 요소 및 기술을 이용하여, 소프트웨어 및 펌웨어의 조합에 의해 구현될 수도 있다. 그 각각의 구성 요소를 포함하는, 온도 센서(206) 및 A/D 변환기(214)의 세부 동작은, 본 발명의 동작 및 기능을 이해하는데 필요한 정도 외에는 상세히 설명되지 않는다. 당해 기술분야의 당업자는, 본 발명의 기능성 및 동작에서 그다지 일탈함이 없이, 널리 공지된 여러 장치를 이용하여 온도 센서(206) 및 A/D 변환기(214)를 구현할 수도 있음을 알 수 있다.

항행 프로세서(210)는, 수신된 온도 정보를 처리하여, 로컬 GPS 발진기(204) 의 동작 온도로 인한 GPS 발진기 신호에서의 주파수 오차를 결정한다. 상기와 같은 주파수 오차를 결정하기 위한 예시적인 프로세스는, 동작 온도의 범위에 관한 온도 및 주파수 오차 정보를 갖는 표를 채용한다. 일 실시예에서, GPS 클록 온도/주파수 오차 표(224)는 비휘발성 메모리(220)에 상주한다. 우선, 일반적인 발진기 결정의 온도 함수인 주파수 오차의 다항식 표현과 같은, 주파수/온도 오차 알고리듬을 채용하여, 온도와 관련된 주파수 오차를 근사화한다. GPS 수신기 유닛(100)이 시간에 따라 동작할 때, GPS 클록 데이터에 대한 온도/주파수 오차 표(224)의 일부는, 여러 동작 온도에서 GPS 위성 거리 및 거리 변화율 측정(range and range rate measurement)에 기초한 주파수 오차의 측정에 기초하여, 로컬 GPS 발진기(204)에 대한 특정 동작 온도에서 더 정확한 주파수 오차 정보로 채워진다. GPS 항행 오차(equation)의 솔루션은, 공간 위치 및 GPS 시간 오차뿐만 아니라, 수신기 공간 속도 및 로컬 발진기 주파수 오차(GPS 시간 오차의 변화율)에 관한 결정을 허용한다. 상기와 같이 결정된 발진기 주파수 오차는, 온도/주파수 오차 표(224)에서 새로운 갱신 지점으로서 현재 발진기 온도와 짝을 이룬다.

항행 모드로 들어가기 전에, 수신기는 온도/주파수 오차 표(224)를 이용하여, 위성 포착 프로세스를 돕는다. 현재 동작 온도 수신시, 항행 프로세서(210)는 온도/주파수 오차 표(224)에 상주하는 GPS 클록에 관한 표 정보를 검색한다. 로컬 GPS 발진기(204)의 실제 동작 온도를, 온도/주파수 오차 표(224) 내의 데이터와 상호 연관시켜, 로컬 GPS 발진기(204)에 의해 발생된 신호에서의 주파수 오차를 추정한다. 상기 GPS 클록 주파수 오차 정보는, 접속(230)을 경유해, GPS 신호 프로세 서(208) 및 정합 필터(212)에 제공된다. 다른 방법으로는, 온도/주파수 오차 표(224)가 단지 부분적으로 채워지고, 정확한 현재 동작 온도에 대한 충분한 데이터를 포함하지 않는 경우, 온도/주파수 오차 외삽(extrapolation) 또는 내삽(interpolation) 알고리듬을 이용하여, 로컬 GPS 발진기(204)의 동작 온도로 인한 GPS 발진기 신호에서의 오차를 추정할 수도 있다. 상기 알고리듬은, 이용중인 GPS 클록 발진기 결정 타입의 공칭 주파수 대 온도 곡선의 형상을 따라 현재 동작 온도와 가장 가까운 온도에 있는 표의 지점을 이용한다.

도 4는 GPS 수신기 유닛(100)의 추가 세부를 나타낸 블록도이다. 저전력 시간 유지 회로(200)는, 적어도, K32 발진기(302), 신호 래치(304), 온도 센서(308) 및 저전력 클록, 또는 RTC(306; real time clock)를 더 포함한다.

K32 발진기(302)는, K32 클록 신호로도 지칭되며, 32.768 KHz와 거의 같은 주파수를 갖는, RTC 클록 신호를 접속(310)을 경유해 출력한다. K32 발진기(302)가, 대략 30 마이크로 초(㎲)와 같은 32768 Hz의 시간 해상도(time resolution)를 갖는 K32 클록 신호를 제공하므로, K32 발진기(302)는 단일의 PN 부호 기간의 ±0.5 ㎳ 해상도 범위 내에 완전히 들어가는 주파수를 갖는 클록 신호를 제공한다.

RTC 클록 신호는 접속(310) 상에서 브라운아웃 검출 회로(235)에 전송된다. 브라운아웃 검출 회로(235)는 아래에서 더 상세히 설명된다.

K32 발진기(302)는, 그 출력 K32 클록 신호를, 저전력 클록(306) 내의 계수기 및 에지 정렬된 비율 계수기(218)에 제공한다. 에지 정렬된 비율 계수기(218)가, K32 클록 신호의 에지가 M11 신호의 에지와 소정의 작은 허용 한계 내에서, 정 렬하는 것으로 판정한 경우, 래치 신호가 접속(248)을 경유해, 신호 래치(304)에 제공된다. 에지 정렬 신호가 접속(248)을 경유해 수신되는 경우, 저전력 클록 계수기(306)의 현재 값은 신호 래치(304)에 래치된다. 신호 래치(304)에 래치된 값은, 접속(316)을 경유해 항행 프로세서(210)에 제공된다. 이와 같이, 접속(316) 상의 신호는 저전력 클록 신호, 또는 RTC 클록 신호이다. 에지 정렬된 비율 계수기(218)는, 정렬 사건 에포크에서 에지 정렬된 비율 계수기 내에 래치된 M11 및 K32 계수기 값을 항행 프로세서(210)에 제공한다. T20 에포크가 GPS 발진기의 M11 클록(도시안함)과 직접 관련되므로, 에지 정렬된 비율 계수기(218) 내의 M11 계수기 값은, 특정 정수(整數)인 M11 클록 틱의 오프셋으로서 저전력 클록(306) 내의 K32 계수기 값과 관련될 수 있다. K32 및 M11 클록 에지가 작은(무시할 수 있는) 오차 윈도 내에서 정렬된 때, 계수기 값을 모두 취득하였기 때문에, 클록 틱의 수는 정수이다(소수부인 클록 틱 성분을 갖지 않는다). GPS 시스템 시간의 시간 및 레이트에 따라 저전력 클록(306)을 정확히 교정하였기 때문에, 저전력 클록(306)의 값 및 로컬 GPS 시간선(time line)에서 특정 T20 에포크에 대한 오프셋을 알고 있다면, 저전력 시간 유지 회로(200)의 GPS 시간을 T20 에포크로 정확히 이동시킬 수 있다. 모든 GPS 특정 신호 처리가 T20 에포크와 관련되므로, 이제, 정확한 로컬 GPS 시간 추정에 관한 측정을 할 수 있다.

K32 발진기(302) 및 저전력 클록(306)은, 특히, 후술하는 방법으로 파워 다운되는 GPS 수신기 유닛(100)에 상주하는 선택된 구성 요소에 비해, 비교적, 매우 적은 전력을 소비하는 장치이다. 또한, K32 발진기(302) 및 저전력 클록(306)은, 상업적으로 이용 가능하고 비교적 저렴하다. 다른 방법으로서, 바람직하게는, GPS 장치(100) 내에 K32 발진기(302) 및 저전력 클록(306)을 통합하여, 훨씬 더 저렴하고, 소형이며 더 정확한 시간 이동 성능을 제공할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 온도 센서(308)는, 접속(318)을 경유해, K32 발진기(302)의 동작 온도를 검출한다. 그 다음에, 감지된 온도 정보는, 접속(320)을 경유해, A/D 변환기(214)에 제공된다. A/D 변환기(214)는, 감지된 온도 정보를 적당한 포맷으로 변환하여, K32 동작 온도 정보를 접속(242)을 경유해 항행 프로세서(210)에 제공한다. 온도 센서(308)는, 온도 검출 기술분야에서 채용되는 널리 공지된 구성 요소 및 기술을 이용하여, 구현될 수도 있다. 온도 센서(308)가 수행하는 온도 감지 기능은, 온도 감지 기술분야에서 일반적으로 채용되는 전자식, 고형 또는 펌웨어 타입 온도 센서 또는 수단 중 어느 타입으로도 구현될 수도 있다. 본 발명에서 채용된 상기와 같은 온도 센서(308)는, 온도 감지 기술분야에서 일반적으로 채용되는 구성 요소 및 기술을 이용하여, 소프트웨어 및 펌웨어의 조합에 의해 구현된다. 온도 센서(308)의 세부 동작은, 본 발명의 동작 및 기능을 이해하는데 필요한 정도 외에는 상세히 설명되지 않는다. 당해 기술분야의 당업자는, 본 발명의 기능성 및 동작에서 그다지 일탈함이 없이, 널리 공지된 여러 장치를 이용하여, 온도 센서(308)를 구현할 수도 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 일부로서 채용되는, 상기와 같은 온도 센서(308)의 어느 실시예도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 보호된다.

메모리(220)에 포함되는, 온도/주파수 오차 표(224)의 일부는, K32 발진기 (302)에 관한 온도/주파수 데이터를 기억하는데 이용된다. 상술한 로컬 GPS 발진기(204)의 주파수 오차와 거의 유사하게, 항행 프로세서(210)는, K32 발진기(302)의 현재 동작 온도에 기초하여 K32 발진기(302)에서의 신호와 관련된 주파수 오차를 계산한다. GPS 수신기 유닛(100)이 시간에 따라 동작할 때, 온도/주파수 오차 표(224)는, 여러 동작 온도에서의 주파수 오차 측정에 기초하여, K32 발진기(302)에 대한 특정 동작 온도에서의 주파수 오차에 관한 더 정확한 정보로 채워진다. M11 GPS 발진기의 경우와는 달리, 항행 프로세서(210)는, K32 발진기에서 오차를 측정하는 직접적인 수단을 갖지 않는다. 그러나, 항행 동안, 항행 프로세서(210)는, GPS 발진기(204)로부터 M11 신호 내의 오차를 정확히 추정할 수 있고, 그 다음에, 에지 정렬된 비율 계수기(218)를 이용하여, T20 에포크에서의 GPS 시간을, T20 에포크에서 진정수(near-integral number)인 M11 틱의 공지된 오프셋을 갖는 K32 틱에서의 저전력 클록 값으로 이동시킨다. T20 에포크와 관련하여 GPS 거리 측정이 이루어지므로, T20 에포크는, GPS 측정으로부터 항행 솔루션이 이용 가능하게 될 때 정확히 알려지는 GPS 시간 오차를 갖게 된다. 항행 동안, T20 에포크 GPS 시간의 정확도를 저전력 클록(306)으로 이동시키면, 현재 K32 발진기(302) 온도에서 K32 클록 신호를 교정하게 된다.

다른 방법으로는, 온도/주파수 오차 표(224)에서 K32 발진기(302)에 대한 데이터가 단지 부분적으로 채워지는 경우, 본 발명의 일 실시예는, 일반적인 K32 발진기 결정(302)의 온도의 함수인 주파수 오차의 다항식 표현과 같은, 온도/주파수 오차 알고리듬을 채용하여, 유효한 표 값을 갖는 가장 가까운 온도 값 또는 값들로 부터의 외삽 또는 내삽에 기초하여 K32 클록 신호의 온도와 관련된 주파수 오차를 근사화한다. 상기와 같은 알고리듬은, 주파수와 오차와 동작 온도를 수학적으로 상관시킨다.

전력을 보존하기 위해, 다수의 GPS 수신기 유닛(100) 구성 요소, 및 GPS 장치의 다른 구성 요소는, 셧 오프된다. 후술하는 바와 같이, 전력을 보존하기 위해 구성 요소를 셧 오프하는 기간(슬립 기간 또는 슬립 모드로 지칭됨) 동안, 본 발명은, GPS 시간을 놓치지 않고 정확히 따라간다. 이와 같이, 예를 들어, "웨이크업 사건"에 응답하여, 또는 위치가 결정될 예정임을 표시하는 다른 신호에 응답하여, GPS 수신기 유닛(100)이 슬립 모드를 떠나는 경우, GPS 위성을 추적하여, GPS 수신기 유닛(100)의 위치를 결정하는데 최소량의 시간을 필요로 하도록, GPS 시간을 정확히 유지한다.

예를 들어, 로컬 GPS 발진기(204), 라디오(202), 로컬 GPS 클록 발생기(216) 및/또는 GPS 신호 프로세서(208)는, 전력을 보존하기 위해, 항행 프로세서(210)에 의해 파워 다운될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 들어오는 GPS 위성 신호를 능동적으로 처리하는데 구성 요소를 필요로 하지 않는 경우, 선택된 구성 요소를 파워 다운하여, GPS 수신기 유닛(100)에 의한 전체 전력 소비를 감소시킴으로써, 휴대용 GPS 수신기 유닛(100) 내의 제한된 전원 수명을 연장시킨다. 일반적으로, 파워 다운에는, 동작 동안 비교적 많은 양의 전력을 소비하는 구성 요소가 선택된다. GPS 수신기 유닛(100)의 설계자가 파워 다운 프로세스 동안 셧 오프되는 구성 요소를 선택한다는 것을 알 수 있다. 파워 다운될 수도 있는 GPS 수신기 유 닛(100)에 상주하는 다수의 구성 요소(그 대다수는 설명되지 않음)가 존재하므로, 당해 기술분야의 당업자는, 파워 다운될 수도 있는 구성 요소의 상세한 설명 및 목록이 너무 많아 간편하게 목록으로 만들 수 없고 상세히 설명할 수도 없다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따라 파워 다운되는 상기와 같은 구성 요소의 어느 조합도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 보호된다.

종래 GPS 수신기에 있어서, 선택된 구성 요소를 파워 다운하면, GPS 위성 신호 추적을 잃게 된다. GPS 위성 신호의 손실 후 상기와 같은 종래 GPS 수신기를 파워 업하는 경우에는, GPS 위성 신호의 재획득 및/또는 그들 신호를 이용하는 항행을 위한 충분한 정확도의 GPS 시간의 확립을 위해, 몇 초가 필요하다. 종래 GPS 수신기에 있어서, 위성 신호 및 시간 재취득에 필요한 시간은, 대응하는 전력 사용의 원인이 된다. 따라서, 슬립 기간 동안 GPS 시간을 정확히 유지하는 저전력 시간 유지 회로(200)는, GPS 수신기 유닛(100)이, GPS 위성 신호를 더 빠르게 재취득할 수도 있도록 함으로써, 전력 자원을 절약하게 된다.

웨이크업 명령은, 주기적으로, GPS 수신기 유닛(100)에 제공된다. 주기적인 웨이크업 명령 간의 시간은, 저전력 시간 유지 회로(200)가 구현된 GPS 수신기 유닛(100)의 특정 구조 또는 응용에 기초하여, 결정된다. 웨이크업 명령 간의 시간은, 파워 다운 기간 후에 항행 프로세서(210)에 의해 추정된 로컬 복제 PN 부호 위상과 들어오는 PN 부호 간에 누적된 시간 오차가, 들어오는 GPS 위성 신호의 실제 PN 부호 위상의 ±0.5 ㎳ 이하로 되도록, 선택된다. 항행 프로세서(210)에 의해 추정된 PN 부호가 ±0.5 ㎳ 기준을 초과하는 경우, 항행 프로세서(210)는 종래 프 로세스를 개시하여, GPS 위성 정보를 취득한다. 일반적으로, 수신기(100)는, 가능성 있는 오차 누적을 추정해야 하고, 이에 따라 정확한 알고리듬을 선택해야 한다. (종래 취득보다는 고속 취득을 이용하여)알고리듬을 너무 낙관적으로 선택할 수도 있으므로, 항행 프로세서(210)는, 사전(priori) 가정 값과, 결과로서 생성된 위치 및 시간 오차 솔루션을 비교함으로써, 시간 정확도 가설을 검증해야 한다. 조합된 시간 및 시간 등가 위치 오차가 실제로 ±0.5 ㎳를 초과하는 경우에는, 일반적으로, 결과로서 생성된 솔루션이, 인식 가능한 큰 오차만큼 사전 값과 다르게 된다. 오차가 ±0.5 ㎳보다 작은 경우에는, GPS 시간이, 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 충분한 정확도로 유지된다.

경보 유닛(324)은, 주기적인 항행 갱신으로도 지칭되는, 주기적인 웨이크업 명령을 구현하는 기능성을 수행한다. 경보 유닛(324)은, 적어도, 경보 레지스터(326) 및 비교기(328)를 포함한다. 일 실시예에서, 셧다운 전에, 항행 프로세서(210)는 웨이크업 경보 로직(222)을 실행하여, 경보 유닛(324)이 GPS 수신기 유닛(100)을 웨이크업 하게 되는 주기적인 시간을 규정한다. 다른 실시예에서는, 상기 시간 주기가 미리 규정된다.

웨이크업 명령을 발할 때를 규정하는 이들 시간 주기는, 접속(330)을 경유해 경보 레지스터(326)에 제공된다. 일 실시예에서, 상기 시간 주기는, GPS 시간 단위(TOW 및 주 번호)로 규정된다. 다른 실시예에서는, 실시간 등의 다른 적당한 시간 주기를 이용하여 시간 주기를 규정한다.

일단 GPS 수신기 유닛(100)이 슬립 모드로 들어가면, 경보 유닛(324)은, (슬 립 모드 동안 셧 다운되지 않은)저전력 클록(306)으로부터 제공된 K32 클록 신호를 감시하여, 현재 슬립 모드 시간을 결정한다. 비교기(328)는, 경보 유닛(324)이 GPS 수신기 유닛(100)을 웨이크업 하게 되는 주기적인 시간과, 현재 슬립 모드 시간을 비교한다. 현재 슬립 모드 시간과 주기적인 시간이 일치하는 경우, 경보 유닛(324)은, 주기적인 웨이크업 명령을 발생시킨다. 상기 주기적인 웨이크업 명령은, 슬립 기간 동안 파워 다운된 구성 요소의 파워 업을 개시한다.

일 실시예에서, 주기적인 웨이크업 명령은, 특정 목적의, 전용 하드웨어를 이용하여 파워 업을 개시한다. 예를 들어, 웨이크업 명령은, 하나 이상의 전원 스위치를 구동하여, 슬립 기간 동안 파워 다운된 구성 요소에 전력을 제공한다. 다른 실시예에서는, 웨이크업 명령을 항행 프로세서(210)에 제공하고, 웨이크업 경보 로직(222)을 실행하여, 슬립 기간 동안 파워 다운된 구성 요소를 웨이크업 하게 된다.

경보 유닛(324), 및 그 관련된 구성 요소는, 웨이크업 명령 생성 기술분야에서 채용되는 널리 공지된 구성 요소 및 기술을 이용하여, 구현될 수도 있다. 경보 유닛(324)의 세부 동작, 및 그 관련된 구성 요소는, 본 발명의 동작 및 기능을 이해하는데 필요한 정도 외에는 상세히 설명되지 않는다. 당해 기술분야의 당업자는, 본 발명의 기능성 및 동작에서 그다지 일탈함이 없이, 널리 공지된 여러 장치를 이용하여, 경보 유닛(324), 및 그 관련된 구성 요소를 구현할 수도 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 일부로서 채용되는, 상기와 같은 경보 유닛(324)의 어느 실시예, 및 그 관련된 구성 요소도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부 된 청구항에 의해 보호된다.

다른 실시예는, 파워 다운 및 파워 업 기능을 수행하는 다른 적당한 프로세서(도시안함)를 채용할 수도 있다. 상기와 같은 프로세서 및 그 관련된 구성 요소는, 슬립 기간 동안 파워 다운되지 않는다. 상기와 같은 다른 프로세서는, 주기적인 웨이크업 명령을 발생시키도록 구성된다. 상기 프로세서는, GPS 수신기 유닛(100)에 상주하는 다른 시스템의 구성 요소(도 3 및 도 4에 도시되어 있지 않음), 또는 GPS 수신기 유닛(100)에 상주하는 자립형 전용 프로세서일 수도 있다. 주기적인 웨이크업 명령을 발생시키는 기능성을 수행하는 GPS 수신기 유닛(100)에 구현된 상기와 같은 다른 어느 실시예도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 보호된다.

또한, 사용자는, 위치 조회에 대응하는 수동으로 개시된 웨이크업 명령 수신시, GPS 수신기 유닛(100)에 명령하여, 구성 요소를 파워 업한다. 예를 들어, GPS 수신기 유닛(100)의 사용자가 GPS 수신기 유닛(100)의 현재 위치를 알기를 원하는 경우, 사용자는 수동 웨이크업 명령을 개시한다. 사용자가 GPS 수신기 유닛(100)을 조회하는데, 적절한 수단이 제공된다. 웨이크업 명령을 수동으로 개시하는 수단은, 장치 활성화 기술분야에서 채용되는 널리 공지된 구성 요소 및 기술을 이용하여, 구현될 수도 있다. 웨이크업 명령을 수동으로 개시하는 수단의 세부 동작은, 본 발명의 동작 및 기능을 이해하는데 필요한 정도 외에는 상세히 설명되지 않는다. 당해 기술분야의 당업자는, 본 발명의 기능성 및 동작에서 그다지 일탈함이 없이, 널리 공지된 여러 장치를 이용하여, 웨이크업 명령을 수동으로 개시하는 수 단을 구현할 수도 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 일부로서 채용되는 웨이크업 명령을 수동으로 개시하는 수단의 상기와 같은 어느 실시예도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 보호된다.

웨이크업 명령이 시동을 개시하는 경우, 로컬 GPS 클록 발생기(216)에 의해 제공된 클록 신호(예를 들어, T20 에포크)는, GPS 수신기 유닛(100)이, 먼저, 위성 신호의 재취득 및 6초 서브프레임 데이터의 수집 없이, 위치 갱신을 수행하여 GPS 위성 거리 측정에 대한 공통 로컬 GPS 시간 프레임을 확립할 수 있도록 하는데 필요한, 정확도 내에 있지 않게 된다. 그러나, 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 유지된 시간에 기초하여, 파워 다운 기간 종료 후, 항행 프로세서(210)에 의해 추정된 PN 부호와, 들어오는 PN 부호를, 들어오는 GPS 위성 신호의 실제 PN 부호 시간의 ±0.5 ㎳ 이하로 유지할 수 있다면, GPS 위성 신호를 취득하여 공통 시간 프레임을 확립하는 종래 프로세스를 수행하지 않고, GPS 위성 신호를 빠르게 재취득하고, 공통 로컬 GPS 시간 프레임에 관한 측정을 수행하여, 항행에 이용할 수 있다.

파워 다운 전에, K32, M11 및 GPS 클록 신호 간의 시간 및 레이트 관계가 알려져 있다. K32 클록 신호 정확도를 유지하기 때문에, 에지 정렬된 비율 계수기(218)가 K32 클록 신호를 이용하여 K32 클록 신호와 M11 신호를 래치함으로써, M11 신호와 이로부터 얻어진 T20 에포크를 재교정하게 된다. 이와 같이, GPS 발진기(204)가 재교정된다. 그 다음에, 항행 프로세서(210)는, 정합 필터 또는 신호 프로세서를 구성하여, 볼 수 있게 계산된 위성의 PN 부호 위상을 취득한다. 정합 필 터 또는 신호 프로세서 채널 구성은, 이전에 기억된 온도 대 GPS 발진기 데이터를 이용하여, GPS 발진기에서의 주파수 오차를 보상한다. 부호 위상 측정이 얻어지면, 이들 값들은, PN 부호 기간에서 어느 칩이 현재 수신되고 있는지에 관한 정보에서, 전체 GPS 신호 구조에서 어느 칩이 수신되고 있는지에 관한 정보로 변환된다. 이와 같은 변환은, 가정된 현재 GPS 시간 및 수신기 위치를 이용하여 전체 신호 구조 중 어느 PN 칩이 수신기에 도착해야 하는지를 계산하고, 실제로 도착하는 칩이, 도착해야 하는 칩과 가장 가까운 PN 부호 기간 내의 상기 칩의 표본(instance)인 것으로 가정함으로써, 수행된다. 조합된 로컬 GPS 시간 추정과 시간 등가 수신기 위치 오차에 관한 가설이 옳은 경우, 전체 GPS 신호 구조로의 변환이 정확하게 되고, 일치하는 GPS 거리 측정 집합이 결정된다. 즉, (슬립 모드를 떠난 후)파워 다운 기간의 종료 후 항행 프로세서(210)에 의해 추정된 PN 부호의 오차와 들어오는 PN 부호가, 들어오는 GPS 위성 신호의 실제 PN 부호 시간의 ±0.5 ㎳ 이하인 경우에는, 위치 정보가 정확히 갱신된다. 상기 계산된 위치 및 시간을 사전(priori) 추정과 비교하여, 실제로, 오차가 ±0.5 ㎳보다 작았다는 것을 검증해야 한다. 상기 검증이 실패하면, 6초 서브프레임을 수집하여, 측정을 위한 공통 시간 프레임을 확립해야 한다.

그 다음에, GPS 수신기 유닛(100)에 의해 취득한 위치 및 시간 오차 정보를 이용하여, M11 및 K32 클록 오차를 갱신한다. GPS 발진기(204) 및 K32 발진기(302)는 주파수 오차를 위해 갱신된다. K32 저전력 클록(306)은 정확한 GPS 시간을 위해 갱신된다. 그 다음에, GPS 수신기 유닛(100)은, 다시 슬립 모드로 들어 가, 전력을 보존하게 된다. 그 다음에, 다음 웨이크업 명령을 수신하는 경우, 상술한 프로세스를 반복한다. 따라서, 상기와 같은 주기적인 갱신이, 전력을 보존하면서, 클록 신호의 정확도를 유지하므로, GPS 유닛이 종래 프로세스를 이용하여 위성 위치를 재취득할 필요가 없어진다.

웨이크업 명령을 수신할 때마다, K32 클록 신호를 이용하여 M11 클록 신호를 갱신한다. 그러나, K32 발진기(302)에서 얻은 K32 클록 신호는, K32 발진기(302) 주파수가 온도에 의존한다는 점에서, 약간의 오차를 갖게 된다. 즉, K32 발진기(302) 주파수는 상이한 동작 온도에서 서로 다르다. 일 실시예에서, 온도 센서(308)는 K32 발진기(302)의 동작 온도를 감지한다. 항행 프로세서(210)는, K32 발진기(302)의 검출된 동작 온도를, LP 클록 온도/주파수 오차 표(224)에 상주하는 정보와 비교한다. 주기적인 웨이크업 명령 간의 시간 및 K32 발진기(302)의 감지된 동작 온도에 기초하여, 오차 보정 계수를 결정하므로, K32 시간 및 레이트를 보정하여, K32 발진기(302)의 동작 온도에 대해 책임을 지게 된다. 즉, 보정 계수에 의해 K32 클록 신호의 시간을 보정하여, K32 발진기(302)의 실제 동작 온도에 대해 책임을 지게 된다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에서, LP 클록 온도/주파수 오차 표(224) 내의 데이터는, 실제 동작 동안 수집된 이력 데이터에 기초하므로, 매우 정확하다.

일단 K32 클록 신호가 재교정되면, M11 신호와 관련된 시간이 재교정된다. 일 실시예에서, 온도 센서(206)는 GPS 발진기(204)의 온도를 감지한다. 항행 프로세서(210)는, GPS 발진기(204)의 검출된 동작 온도를, GPS 클록 온도/주파수 오차 표(224)에 상주하는 정보와 비교한다. 그 다음에, 소프트웨어는, 상기 레이트 보정을 시간 경과(time progress)로서 이용하여, M11 클록에 기초한 T20 에포크 간의 간격 크기를 조정함으로써, 각 에포크에서 정확한 GPS 시간 추정을 유지한다. 또한, 상술한 바와 같이, 웨이크업 직후, T20 에포크에서 GPS 시간의 초기값은, 에지 정렬된 비율 계수기(218)를 이용하여, GPS 시간을 K32 저전력 클록(306)에서 M11 기반 T20 에포크로 이동시킴으로써, 결정된다. M11 발진기가 슬립 기간 동안 꺼지기 때문에, K32 저전력 클록(306)의 경과 시간이 크기 조정된 것과 같이, M11의 경과 시간을 크기 조정할 수는 없다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에서, 온도/주파수 오차 표(224) 내의 데이터는, 실제 동작 동안 수집된 데이터에 기초하므로, 매우 정확하다. 그 다음에, (현재 온도 보정된)K32 클록 신호를 이용하여 (또한, 온도 보정된)M11 클록 신호를 갱신하는 경우, 파워 다운 기간 후 항행 프로세서(210)에 의해 추정된 PN 부호가, 들어오는 GPS 위성 신호의 실제 PN 부호 시간의 ±0.5 ㎳ 이하로 된다.

다른 실시예에서는, 항행 갱신에 필요한 것보다 더 자주 발생하도록, 웨이크업 사건을 프로그램할 수도 있다. 상기와 같은 웨이크업 사건은, 단지, K32 발진기의 현재 온도를 샘플링하는 목적만을 수행한다. 현재 및 이전 웨이크업 사건의 온도 평균에 기초하여, 2개의 웨이크업 사건 간의 경과 시간을 크기 조정함으로써, 온도 변화를 보정한다. 결과로서 생성된 보정은, 저전력 클록(306)에 적용되거나, 장래 계산이 보정의 이용을 필요로 할 때까지 비휘발성 메모리에 단순히 기억될 수도 있다. 또한, 이와 같은 다른 방법은, 동적 웨이크업 기간을 제공하기 위해, 향 상될 수도 있다. 즉, 웨이크업 명령 간의 시간은, 직면하게 되는 특정 동작 조건에 따라 변할 수도 있다. 파워 다운 기간 동안 K32 발진기(302)에서의 전체 온도 변화가 미리 규정된 한계값을 초과하는 경우에는, 웨이크업 명령 간의 시간 주기를 적당량의 시간만큼 줄인다. 이와는 반대로, 전체 온도 변화가 미리 규정된 온도 한계값보다 작은 경우에는, 웨이크업 명령 간의 시간 간격을 어느 적당량의 시간만큼 늘린다. 이와 같이, 온도가 동적인 현재 환경의 요구와 관련하여, 정확한 온도를 유지하는데 소비되는 전력을 최소화한다.

상술한 다른 방법의 향상된 방법으로서, 항행 프로세서(210)는, 최후 주기적인 웨이크업 명령부터 현재 주기적인 웨이크업 명령까지 K32 발진기의 동작 온도에서의 전체 변화를 고려할 수도 있다. 온도 변화가 미리 규정된 한계값을 초과하는 경우, 항행 프로세서(210)는, 항행 갱신 프로세스를 즉시 개시하여, GPS 위성 신호를 재취득함으로써, 저전력 클록(306)의 보전성(integrity)을 허용 가능한 범위 내에서 유지하는 것을 보장하게 된다.

도 5는, 일 실시예에 따른 브라운아웃 검출 회로(235)의 일 실시예의 블록도이다. 브라운아웃 검출 회로(235)는, 검출 회로(237) 및 상태 회로(239)를 포함한다. RTC 클록 신호는, 라인(310) 상에서 검출 회로(237)에 입력된다. RTC 클록 신호는, 도시되어 있는 다이오드에 의해 반파 정류된다. 반파 정류된 RTC 클록 신호는, 도시되어 있는, R1, R2, 및 커패시터 구성 요소를 포함하는 RC(resistor-capacitor) 회로에 입력된다. 여기서, 감쇠 전압(decay voltage)으로 지칭되는, 라인(241) 상의 RC 회로 출력은, 전압 비교기(281)의 한 입력이다.

RTC 발진기가 동작하는 동안은, 검출 회로(237)가 비교기 입력에서 일정한 평균 DC 전압을 유지한다. 전압 비교기(281)에 입력되는 다른 입력은, 기준 전압(243)으로서, V _DD 및 저항기(R ₃ )에 의해 형성된 전압 분배기의 출력이다. 기준 전압은, 거의 수명이 다한 전지 전압의 낮은 범위의 크기를 갖는다. 또한, 이는, 클록이 상당 수의 주기 동안 꺼지지 않은 경우, 필터링되고 정류된 클록 전압이 상기 한계값 이상으로 상승하는 것을 보장한다. 이를 실현하기 위해, RC 시정수를 비교적 길게 만든다. 이는, 검출 회로(237)를 정확한 전지 전압에 둔감하게 한다. 또한, 시정수가 길어지면, 발진기에서 검출 회로(237)까지 비교적 적은 에너지를 필요로 하므로, 회로(237)의 전력 소비를 줄이게 된다.

상태 회로(239)는 플립 플롭(283)을 포함한다. 플립 플롭(283)은, 그 출력(259)에 로우(low) 또는 하이(high) 논리값을 표시한다. 방금 설명한 바와 같이, RTC가 양호하지 않은 경우에는, 검출 회로의 출력이 플립 플롭(283)을 지운다(clear). 플립 플롭(283)은, SET 입력(257) 상의 신호에 의해 RTC가 GOOD임을 표시하도록 설정된다.

처음으로 전원이 인가되면, 검출 회로(237) 및 플립 플롭(283)은, 발진기가 파워 업하는데 걸리는 시간보다 짧은 시간 내에 응답하게 되므로, 비교기(281)의 입력에서 검출된 전압이 한계값을 초과하게 된다. 따라서, 전지를 제거하여 교환하는 경우, 상태 회로는 NOT GOOD으로 리셋된다.

RTC 발진기 클록이 충분히 오랫동안 정지하면, 비교기 입력 전압이 한계값 아래로 떨어지고, 플립 플롭을 지워, RTC 클록이 NOT GOOD임을 표시하게 된다.

상태 플립 플롭(283)은, RTC 시간을 이용할 수 없는 상태에서, 최초로 GPS 위성을 포착하여 시간 및 위치 솔루션을 생성하는 역할을 하는 항행 프로세서 또는 다른 프로세서에 의해, RTC 클록이 GOOD임을 표시하도록 설정된다. 일단, 상기 프로세서가 시간 및 위치 솔루션을 생성하면, 프로세서는, RTC를 설정하고, RTC가 정확히 전파하는 시간인지 여부를 검증하며, 끝으로, RTC 클록이 GOOD임을 표시하도록, 플립 플롭(283)을 설정한다. RTC 발진기가 계속 동작하여 RTC 클록을 발생시키는 동안은, 전압이 한계값 이상을 유지하고, RTC 상태가 GOOD을 유지하게 된다.

RTC 발진기가 일정 기간 동안 고장인 경우에는, 비교기 입력에서의 전압이 점차 감쇠된다. 충분한 수의 클록을 놓친 후, 플립 플롭(283)은, RTC 클록이 NOT GOOD임을 표시하도록, 설정된다. 플립 플롭(283)은, 프로세서가 다시 시간을 재확립할 때까지, 이와 같은 상태를 유지한다. 검출 회로(235)의 주요한 목적 중 하나는, 전지 수명 종료 및/또는 온도 변화로 인한 발진기 정지로부터 보호하는 것이다. 전지 수명이 문제되는 경우, 백업 전지는, 발진에 필요한 한계값 이하로 유지하게 된다. 온도가 문제되는 경우에는, 온도와 관련된 시정수가 비교적 낮다. 또한, 일단 저온을 경험한 전지 때문에 발진기가 정지하면, 재시동을 위해, 발진기는, 발진기가 정지한 때 공급되는 전압(및 전류)보다 더 높은 전압을 필요로 하게 된다. 따라서, 수천 주기까지 필요로 하는 시정수도 허용 가능하다.

각각의 실시예에서, 여러 방법으로, 검출 회로(235)에 기입하고, 검출 회로(235)로부터 판독할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서는, 검출 회로(235)가 RF 칩(103) 상에 상주하고, 다른 실시예에서는, 기저 대역 칩(105) 상에 상주한다. 상태 회로(239)의 출력(259)은, 버스나 인터페이스 프로토콜에 따른 명령을 이용하여 판독되거나, 직접 감시될 수도 있다. 이와 유사하게, 상태 회로(239)의 SET 입력(257)은, 일 실시예의 특정 구조에 따른 어느 소프트웨어 또는 하드웨어 메커니즘으로도 토글(toggle)될 수도 있다.

예를 들어, 마이크로프로세서 버스 인터페이스는, 플립 플롭(283)을 판독하고 기입할 수도 있다. 이와 같은 상황에서, 플립 플롭(283)의 판독은, 주변 장치 버스 스트로브가 활성화되고, 기입선이 비활성화되고, 주변 장치 선택 디코드가 적절한 선택 신호를 활성화시키며, 및, 로컬 RTC 블록 디코드가 "RTC_GOOD" 신호를 선언할 것을, 요구할 수도 있다. 버스 프로토콜에 따른 플립 플롭(283)의 판독 및 기입은, 예를 들어, 브라운아웃 검출 회로가 기저 대역 칩 상에 상주하는 경우, 고려된다.

다른 실시예에서는, RTC 발진기 및 브라운아웃 검출 회로(235)가 RF 칩 상에 상주한다. 이는, 발진기를 위한 더 조용한 환경을 허용하므로, RTC 발진기를 정확히 교정하는 능력, 및 교정을 위해 상기 발진기를 온도 센서에 더 가깝게 배치할 수 있는 능력을 향상시킨다. 이와 같은 경우, 플립 플롭(283)과의 인터페이스는, 서로 다르게 된다. 예를 들어, 직렬 I/O 포트에서의 메시지 디코드는, 판독을 위해 플립 플롭(283)을 선택하고, 이 비트를, 나중에 포트 상에서 기저 대역 상의 프로세서로 클록 아웃(clock out)되는 메시지 내에 래치한다.

다수의 회로 변형은, 개시된 브라운아웃 검출 회로의 범위 내에 있다. 도시 된 특정 회로 구성 요소는, 소망하는 기능을 수행하기 위한 일 실시예에 지나지 않는다. 다수의 다른 회로도 가능하고, 특정 환경에서는 실용적이다. 예를 들어, 검출 회로 내의 커패시터는, 혼합된 신호 통합(mixed signal integration)을 위해 매우 작아야 한다. 따라서, 단순한 RC 시정수를 어떤 추가 전자장치로 대체하여, 실제 커패시턴스를 증가시킬 수도 있다. 이와 유사하게, 플립 플롭(283)과의 비동기 SET 인터페이스가, 실제로는, 프로세서 버스에서의 동기 SET 인터페이스일 수도 있다. 회로 크기 또는 전력 소비를 감소시킴으로써, 본 발명의 사상을 개선하는 공지된 회로 기술이 존재한다.

도 6은, 일 실시예에 따른 브라운아웃 검출 회로(235)의 동작을 도시한 흐름도이다. 602에서 도시된 바와 같이, GPS 수신기 유닛(100)의 시동시, 602에서, 항행 프로세서(210)는 RTC를 판독한다. 604에서, 상기 RTC 시간은 EARC로 이동된다. 608에서, 검출 회로(235)의 출력(259)을 판독함으로써, RTC의 상태를 검사한다. RTC가 GOOD인 경우, 610에서, 항행 프로세서는 이동된 RTC 시간을 계속 이용하여, 취득을 시작한다. RTC가 NOT GOOD인 경우, 행동 진행 방향은, 612에서, 항행 프로세서(210)가 계속 콜드 스타트를 수행하는 것으로 된다. 614에서, 항행 프로세서(210)는 시간 및 위치 솔루션을 생성한다. 시간 솔루션에 따라, 616에서, 항행 프로세서(210)는 RTC를 설정한다. 618에서, 항행 프로세서(210)는, RTC 클록이 동작하고 있는지를 검증한다. RTC 클록이 검증되면, 620에서, 항행 프로세서(210)는, 상태 회로(239)에 신호를 전송함으로써, RTC 상태가 GOOD인 것으로 설정한다. RTC 클록이 검증되지 않는 경우, 618에서, 항행 프로세서(210)는, RTC 클록이 동작하고 있는지를 다시 검증한다.

도 6에서 설명된 브라운아웃 검출 프로세스는, 여기서 설명된 다른 프로세스를 따라 수행되는 프로세스의 일 실시예이다. 예를 들어, 도 7A, 7B 및 7C는 도 6의 프로세스에 따라 수행되도록 고려되는 프로세스의 일 실시예를 나타낸다. 이하, 도 7A, 7B 및 7C를 참조하면, 흐름도(400)는, K32 클록 신호를 이용하여 M11 클록 신호를 갱신하는 단계를 포함하는 프로세스의 일 실시예를 나타낸다. 흐름도(400)의 프로세스는, 추정된 GPS 시간이 GPS 수신기 유닛(100)의 위치를 취득하는데 충분히 정확한지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 파워 다운 기간 동안 항행 프로세서(210)에 의해 추정된 PN 부호와 들어오는 PN 부호 간의 시간 오차가, 들어오는 GPS 위성 신호의 실제 PN 부호 시간의 ±0.5 ㎳ 이하인 경우에는, K32 클록 신호 및 M11 클록 신호가 갱신된다. 흐름도(400)의 프로세스는, GPS 발진기(204)와 관련된 M11 클록 신호 및 K32 발진기(302)와 관련된 K32 클록 신호를, 검출된 GPS 위성 정보를 이용하여, 갱신하는 단계를 더 포함한다. 갱신 후에, GPS 수신기 유닛(100)은, 슬립, 또는 파워 다운, 모드로 복귀한다.

흐름도(400)는, 웨이크업 경보 로직(222)의 일 실시예를 더 나타낸다. 일부 다른 실시예에서는, 설명된 기능이, 흐름도(400)에 기재된 순서를 벗어나 발생할 수도 있고, 설명된 기능이 동시에 발생할 수도 있고, 설명된 기능 중 일부가 삭제될 수도 있고, 또는 추가 기능이 포함될 수도 있다.

경보 유닛(324)에 의해 웨이크업 명령이 발생될 때, 블록(402)에서, 프로세스가 시작한다. 또한, 다른 방법으로는, 사용자가 GPS 수신기 유닛(100)을 조회하 여 위치 정보("항행 갱신")를 제공할 때도, 프로세스가 시작할 수도 있다.

블록(404)에서는, 웨이크업 명령 또는 사용자로부터의 위치 조회가, 파워 업 이유이었는지에 관한 결정을 한다. GPS 수신기 유닛(100)이 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 유지된 K32 기반 시간(K32 based time)을 갱신하도록 하는, 경보 유닛(324)에 의한 웨이크업 명령의 발생이, 파워 업 이유이었던 경우, 블록(406)으로 프로세스가 진행한다. 그러나, 사용자로부터의 위치 조회에 응답하여 위치 정보를 제공하는 것이, 파워 업 이유인 경우에는, GPS 수신기 유닛(100)이, 블록(422)로 진행함으로써, 항행 갱신을 개시한다.

블록(406)에서는, 후술하는 바와 같이, K32 클록 신호의 재교정에 채용되는 선택된 구성 요소를 파워 업한다. GPS 수신기 유닛(100)의 다른 구성 요소는, 전력을 보존하기 위해, 블록(406)에서 파워 업되지 않는다. 예를 들어, GPS 수신기 유닛(100)은, 적어도 결정된 위치 정보를 사용자에게 표시하는 디스플레이(도시안함)를 포함할 수도 있다. GPS 수신기 유닛(100)이 주기적인 항행 갱신을 수행하고 있는 경우, 사용자는, 장치가 항행 갱신을 수행 중인 것을 알려고 하거나, 위치 정보를 알려고 하는 것에 관심을 갖지 않을 수도 있다. 따라서, 디스플레이(도시안함)를 블록(406)에서 파워 업하지 않음으로써, 전력을 보존하게 된다.

블록(408)에서는, 온도 센서(308)가 K32 발진기(302)의 온도를 측정한다. 블록(410)에서는, GPS 수신기 유닛(100)이 슬립 모드에 있었던 시간 동안 K32 발진기(302)에 대한 평균 온도를 결정한다. 블록(412)에서는, 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 유지된 K32 기반 시간에 접속한다. 온도/주파수 오차 표(224) 내의 정보에 기초한, 블록(414)에서의 시간 오차에 기초하여, 결정된 K32 기반 시간에, 상술한 바와 같은 보정 계수를 적용한다. 그 다음에, 블록(416)에서는, 상기 보정 계수를 이용하여, 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 유지된 K32 기반 시간을 보정한다.

일 실시예에서, 블록(418)에서는, 다음 웨이크업 명령에 위한 시간을 결정한다. 따라서, 경보 레지스터(326)에서 웨이크업 명령이 갱신된다. 다른 방법으로서, 다른 실시예는, 주기적인 웨이크업 명령 간의 미리 규정된 시간 간격을 채용하고, 및/또는 다른 구성 요소로부터의 주기적인 웨이크업 명령을 제공한다.

블록(420)에서는, (블록(406)에서)파워 업된 선택된 구성 요소를 파워 다운한다. 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 유지된 K32 기반 시간이 갱신되었기 때문에, 이들 선택된 구성 요소를 파워 다운하여, 전력 자원을 보존하게 된다. 다시, 블록(402)로 처리가 진행하여, 다음 웨이크업 명령 또는 사용자로부터의 위치 조회를 대기한다.

블록(404)에서 위치 조회가 수신되면, GPS 수신기 유닛(100)은, 이것이, GPS 수신기 유닛(100)의 위치를 정확히 결정하여 그 위치를 사용자에게 지시하는 것을 의미하는 것으로 판단하고, 블록(422)로 프로세스가 진행한다. 즉, 사용자가 항행 갱신을 원하는 것이다.

따라서, 블록(422)에서는, 후술하는 바와 같이, GPS 수신기 유닛(100)의 구성 요소를 파워 업한다. 블록(422)에서는, M11 기반 시간의 갱신과 관련된 구성 요소를 파워 업한다. 예를 들어, 라디오(202), GPS 발진기(204), 온도 센서(206), 항행 프로세서(210), 정합 필터(212), A/D 변환기(214), 로컬 GPS 클록 발생기(216), 에지 정렬된 비율 계수기(218) 및/또는 메모리(220)에 다시 전원이 공급된다.

또한, GPS 수신기 유닛(100)은, M11 기반 시간의 갱신과 관련되지는 않지만, 블록(422)에서 파워 업되는, 추가 구성 요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이(도시안함) 및 관련된 회로를 이용하여, 사용자에게 결정된 위치 정보를 표시할 수도 있다. 따라서, 디스플레이는 파워 업되어야 한다. 이와는 달리, 상술한 K32 기반 시간의 갱신 동안(블록(406 내지 416))에는, 위치 정보가 표시되지 않았기 때문에, 블록(406)에서, 디스플레이를 파워 업할 필요가 없다. 일 실시예에서는, 블록(406)에서, 이들 추가 구성 요소를 상술한 구성 요소와 동시에 파워 업한다.

다른 실시예에서는, 항행 갱신이 완료될 때까지, 이들 추가 구성 요소의 파워 업이 지연된다. 따라서, 블록(422)는 2개의 다른 블록으로 도시되고, 추가 구성 요소의 파워 업은 흐름도(400)의 후반 지점에 삽입된 새 블록으로 도시된다. GPS 수신기 유닛(100)이 갱신된 위치를 결정한 경우, 이들 추가 선택된 구성 요소를 파워 업하여, 갱신된 위치를 사용자에게 표시한다. 예를 들어, GPS 수신기 유닛(100)은, 사용자에게 적어도 결정된 위치 정보를 표시하는, 디스플레이(도시안함) 및 관련된 회로를 포함할 수도 있다. 위치 갱신을 필요로 할 때에만, 이들 추가 선택된 구성 요소의 전원 재공급을 지연시키는, 상기와 같은 다른 실시예는, 전력을 보존하는데 특히 유리하다. 즉, 클록 재교정 및 관련된 항행 갱신에 선택된 추가 구성 요소를 필요로 하지 않는 경우, 웨이크업 명령이 수신될 때 선택된 구성 요소를 슬립 모드로 유지함으로써, 전력을 더 보존하게 된다.

블록(424)에서는, 온도 센서(308)가, K32 발진기(302)의 온도를 측정하고, 블록(408 내지 416)에서 상술한 프로세스를 이용한 온도/주파수 오차 표(224)로부터 결정된 보정 계수를 이용하여 시간을 보정함으로써, 저전력 시간 유지 회로(200)에 의해 유지된 K32 기반 시간을 보정한다. 즉, K32 기반 시간은 슬립 기간 동안 발생하는 어느 온도/주파수 일탈도 보정한다.

블록(426)에서는, 갱시된 K32 기반 시간이 에지 정렬된 비율 계수기(218)에 의해 M11 기반 시간으로 이동된다. 이와 같이, GPS 수신기 유닛(100)은 그 구성 요소를 파워 업하고, 저저력 시간 유지 회로(200)로부터 보정된 K32 기반 시간을 이용하여, GPS 발진기(204)에 의해 제공된 M11 클록 신호로부터 GPS 시간을 정확히 갱신하였다. 그러나, 일 실시예에서는, M11 클록 신호에서의 오차가 GPS 발진기(204)의 온도 변화 때문에 발생했을 수도 있다. 따라서, 블록(428)에서는, 온도 센서(206)가 GPS 발진기(204)의 온도를 측정한다. 블록(430)에서는, 현재 GPS 발진기(204) 온도를 결정한다. 블록(432)에서는, 온도/주파수 오차 표로부터 M11 주파수 오차를 결정한다.

블록(436)에서는, 갱신된 T20 에포크를 이용하여, 보이는 GPS 위성(102, 104, 106 및/또는 108)의 위치 및 도플러를 추정한다. 블록(438)에서는, 보이는 위성(102, 104, 106 및/또는 108)의 추정된 위치에 기초하여, GPS 수신기 유닛(100)이 정합 필터(212) 또는 GPS 신호 프로세서(208)를 채용하여, 보이는 위성 (102, 104, 106 및/또는 108)에 대한 PN 부호 위상(모듈로 1 ㎳)을 측정한다. 그 다음에, 블록(440)에서는, 추정된 T20 에포크를 이용하여, 각각의 위성(102, 104, 106 및/또는 108)에 대해, TOW(time of week)로서, 예상되는 현재의 완전한 PN 부호 위상을 계산한다. 즉, GPS 수신기 유닛(100)은, GPS 발진기(204)로부터 갱신된 M11 클록 신호를 이용하여, 모듈로 1 ㎳ PN 부호 위상을 정확히 추정함으로써, TOW(time of week)로서, 예상되는 완전한 PN 부호 위상을 계산한다.

블록(443)에서는, 완전한 부호 위상을 보정하여, 측정된 PN 부호 위상(모듈로 1 ㎳)을 일치시킨다. 블록(444)에서는, 보정된 완전한 PN 부호 위상 추정에 기초하여, 항행 솔루션을 계산한다. 다음으로, 블록(446)에서는, 계산된 항행 솔루션을 시간 단위인 이전 항행 솔루션과 비교한다.

블록(448)에서는, GPS 수신기 유닛(100)의 계산된 위치가 이전 항행 솔루션 시간으로부터 (1 PN 부호보다 작은)±0.5 ㎳보다 작게 변했는지 여부를 결정한다. 결정된 변화가 ±0.5 ㎳보다 큰 경우(NO인 경우), 블록(450)으로 프로세스가 진행하고, GPS 수신기 유닛(100)은, 각각의 GPS 위성(012, 104, 106 및/또는 108)으로부터 완전한 6초 서브프레임을 수집하여, GPS 시간을 확립한다. 블록(452)에서는, GPS 수신기 유닛(100)이 종래 방법을 채용하여, 항행 솔루션을 갱신함으로써, GPS 수신기 유닛(100)의 위치를 정확히 결정한다.

그러나, 블록(448)에서, 위치 변화가 ±0.5 ㎳이하인 것으로 결정되는 경우(YES인 경우)에는, GPS 수신기 유닛이 저전력 시간 유지 회로(200)를 이용하여 GPS 시간을 정확히 유지하고 있다. 따라서, 블록(454)로 프로세스가 진행하고, 상술한 방법으로, 보정된 T20 시간을 이용하여, 에지 정렬된 비율 계수기(218)를 이용하는 저전력 시간 유지 회로(200)의 M11 시간을 갱신한다. 이와 같이, K32 클록 신호를 정확히 결정된 GPS T20 시간과 상관시켜, 다음 파워 다운 기간을 위해 준비하게 된다.

일 실시예에서는, 온도/주파수 오차 표(224)에 상주하는 데이터가 상기 수집된 온도 및 주파수 정보를 이용하여 갱신된다. 즉, 본 실시예는, 취득한 온도 및 주파수 데이터를 채용하여, 온도/주파수 오차 표(224)의 데이터를 계속 갱신함으로써, 온도/주파수 오차 표(224)로부터 결정된 후속 보정 계수의 정확도를 향상시킨다.

블록(458)에서는, GPS 수신기 유닛(100)이 온 상태를 유지해야 하는지 여부를 결정한다. GPS 수신기 유닛(100)이 온 상태를 유지해야 하는 경우(YES인 경우), 블록(460)으로 프로세스가 진행하여, GPS 수신기 유닛(100)은 다른 기능을 수행한다. 상기와 같은 기능이 파워 다운 기간 동안 시간을 정확히 유지하는 것과 반드시 관련되는 것은 아니므로, 여기서는, 상기와 같은 다른 기능을 상세히 설명하지 않는다. 이들 다른 기능을 수행한 후, 다시 블록(418)로 프로세스가 진행하여, 상술한 바와 같이, 다음 시간의 웨이크업 명령을 결정한다.

블록(458)에서 GPS 수신기 유닛(100)이 온 상태를 유지해야 할 이유가 없다는 결정을 한 경우(NO인 경우)에는, 바로 블록(418)로 프로세스가 진행한다. 즉, 블록(418)로 프로세스가 진행하여, 저전력 시간 유지 회로(200)가 GPS 시간을 정확히 유지하면서, GPS 수신기 유닛(100)을 파워 다운하여 에너지를 보존하게 된다.

일반적으로, 상술한 GPS 수신기 유닛(100)의 실시예는, GPS 발진기(204)가 파워 다운되는 기간 동안 정확한 GPS 시간을 유지하도록, K32 발진기(302)로부터 얻어진 K32 클록 신호 및 GPS 발진기(204)로부터 얻어진 M11 클록 신호를 갱신하는 것으로서 설명된다. 다른 실시예는, GPS 위성에서의 위치 결정과 관련된 여러 다른 클록 신호를 갱신한다. 또한, 11 MHz와 거의 같은 발진 주파수를 갖는 신호를 제공하는 것으로서, GPS 발진기(204)를 설명하였다. 이와 유사하게, 32 MHz와 거의 같은 발진 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 것으로서, K32 발진기(302)를 설명하였다. 다른 GPS 수신기 유닛의 실시예는, 저전력 시간 유지 회로에 상주하며 GPS 발진기(204) 및 K32 발진기(302)의 발진 주파수와 다른 발진 주파수를 갖는, GPS 발진기 및/또는 발진기를 이용하여 구현될 수도 있다. 또한, 구성 요소가 파워 오프된 시간 동안 GPS 시간 정확도를 유지하는데 이용된 거의 32 KHz인 클록 신호를 공급하는 것으로서, 저전력 시간 유지 회로를 설명하였다. 다른 실시예에서는, 저전력 시간 유지 회로(200)에서 제공된 클록 신호를 이용하여, GPS 수신기 유닛에 상주하는 다른 구성 요소에 클록 신호를 제공한다. 그러나, 상기와 같은 구성 요소는, 본 발명의 동작 및 기능성을 이해하는데 필요한 정도 외에는 상세히 설명되지 않는다.

다른 실시예에서는, GPS 발진기(204) 및 K32 발진기(302)의 동작 온도를 검출하도록, 적절히 배치된 단일의 온도 센서로 온도 센서(206 및 308)를 대체하거나, 상기 단일의 온도 센서 내에 온도 센서(206 및 308)를 통합한다. 상기와 같은 온도 센서는, 항행 프로세서(210)에 직접 신호를 제공하도록 더 구성될 수도 있다. 본 실시예는, 구성 요소의 수를 감소시키고, 대응하는 비용, 크기 및 전력 소비 감소를 제공할 수도 있다.

도 3 및 도 4의 도해 편의를 위해, 및 본 발명의 동작 및 기능성의 설명 편의를 위해, 웨이크업 경보 로직(222)의 일부로서 상주하는 로직과 같은, 항행 프로세서(210)에 의한 로직 실행으로 구현되는 것으로서, 감지된 온도 처리, 및 K32 발진기(302) 및 GPS 발진기(204)로부터의 신호에서의 전체 주파수 오차 계산을 설명하고 도시하였다. 다른 방법으로는, 상이한 프로세서로 프로세스를 구현할 수 있다. 또한, 감지된 온도를 처리하기 위한 로직 및 K32 발진기(302)로부터의 신호에서의 전체 주파수 오차를 계산하기 위한 로직은, 메모리(220), 또는 다른 적당한 메모리에 상주하는 전용 로직 모듈(도시안함)에 상주할 수 있다. 또한, 편의를 위해, LP 클록 온도/주파수 오차 표(224) 및/또는 GPS 클록 온도/주파수 오차 표(224)를, 메모리(220)에 상주하는 것으로서 도시하였다. 감지된 온도/주파수 오차 표(224)는, 다른 위치 및/또는 적당한 다른 기억 매체에 상주할 수 있다. 상기와 같은 다른 어느 실시예도, 본 발명의 개시 내용의 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 보호된다.

이상, 본 발명의 여러 실시예를 설명하였지만, 당해 기술분야의 당업자가 이용할 수 있는 여러 변형은, 청구항에서 규정되는 본 발명의 범위 내에 존재한다.