超低功耗的多模超再生唤醒装置及其工作方法

技术领域

本申请属于接收机技术领域，具体涉及一种超低功耗的多模超再生唤醒装置及其工作方法。

背景技术

超再生接收机是一个历史非常悠久的低功耗唤醒接收技术，在只有真空管的时代，只需要一个管子就能完成信号的接收、放大、检波，并且能提供1万多倍的放大能力。在第二次世界大战中，超再生电路被用在大量的军事装备中，例如当时的敌我识别装置和绝密的炸弹引信控制等。

超再生接收机也经过了大量改良。传统的基于超再生接收机设计的超再生接收机是有两个振荡器，晶体振荡器和超再生振荡器，为了获得良好的低功耗性能，在没有无线数据收发需求时尽可能地将该主收发机进行休眠，当有无线数据收发需求时又需要及时地让主收发机进入工作状态。超再生接收机提供了主收发机休眠期间的值守任务，以最低的功耗保持与外界的联系，负责侦听外界的唤醒指令，若选择有源唤醒方案，超再生接收机常用超再生接收来实现，因为超再生接收机具有简单的电路结构，能够胜任低速率的简单信息接收，同时保持较低的功耗。

相关技术中，现有的低功耗超再生接收机具有以下缺点：

(1)结构不够简洁，硬件冗余；

以超再生接收机为基础的超再生接收机均是由晶体振荡器和超再生振荡器两个振荡器组成，造成了结构的冗余，也不利于微型终端的空间利用。

(2)信号源单一；

超再生接收机的信号源为无线信号，信号源单一，在没有匹配的无线信号覆盖区域无法使用，场景受限。

(3)无法排除干扰；

传统的超再生接收机接收到固定频率的通信信号就会激活熄灭控制，产生唤醒信号去唤醒控制单元。无线信号覆盖范围一般较广，如果在固定的区域有多个终端或者多个信号源，就会形成相互干扰，唤醒装置无法正常使用。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超低功耗的多模超再生唤醒装置及其工作方法，以解决现有技术中超再生接收机结构不够简洁，硬件冗余、信号源单一以及无法排除干扰的问题。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：一种超低功耗的多模超再生唤醒装置，包括：唤醒天线、采集模块、超再生接收机、中央控制模块以及主收发机，所述唤醒天线的一端、采集模块的一端均与中央控制模块连接，所述唤醒天线的另一端、采集模块的另一端均与所述超再生接收机连接，所述超再生接收机、主收发机分别与所述中央控制模块连接；

当所述超再生接收机接收到天线信号和/或采集信号时，生成唤醒指令，并发送至主收发机；

所述中央控制模块还用于接收所述主收发机发送的熄灭控制信号，并发送至超再生接收机，所述超再生接收机接收到熄灭控制信号后进入休眠。

进一步的，所述超再生接收机包括：振荡器模块、包络检波模块、唤醒信号产生电路以及熄灭信号产生电路，所述振荡器模块的输入端与所述唤醒天线、采集模块以及熄灭信号产生电路连接，所述振荡器模块的输出端与所述包络检波模块的输入端连接，所述包络检波模块的输出端与所述唤醒信号产生电路连接；

所述振荡器模块用于对接收的天线信号和/或采集信号、熄灭信号产生电路输出的熄灭信号进行振荡处理，得到振荡信号；

所述包络检波模块用于对所述振荡信号进行解调处理，得到解调信号；

所述唤醒信号产生电路根据所述解调信号确定是否生成唤醒指令，当所述解调信号为天线信号和/或采集信号时，生成唤醒指令；否则，生成熄灭指令。

进一步的，所述超再生接收机，还包括：

低噪声放大器，用于对天线信号和/或采集信号进行信号放大；

所述低噪声放大器的输入端连接唤醒天线以及采集模块，所述低噪声放大器的输出端连接振荡器模块的输入端。

进一步的，所述采集模块，包括：

重力传感器、加速度传感器、角传感器或角加速度传感器；

所述重力传感器、加速度传感器、角传感器或角加速度传感器的一端均与所述中央控制模块连接，另一端均与所述超再生接收机连接。

进一步的，还包括：

充电模块，用于向所述唤醒装置提供电能；

所述充电模块采用磁吸式充电。

进一步的，还包括：第一开关和第二开关，所述第一开关、第二开关分别与所述中央控制模块连接；

所述第一开关用于控制所述采集模块的启停；

所述第二开关用于控制唤醒天线的启停。

本申请实施例提供一种超低功耗的多模超再生唤醒装置的工作方法，包括：

确定超再生接收机的工作模式；所述工作模式包括唤醒天线单独工作模式、采集模块单独工作模式、唤醒天线或采集模块单独工作模式、以及唤醒天线和采集模块共同工作模式；

当工作模式为唤醒天线独工作模式时，所述采集模块为休眠状态，当接收到天线信号时，生成唤醒指令；

当工作模式为采集模块单独工作模式时，所述唤醒天线为休眠状态，当接收到重力信号时，生成唤醒指令；

当工作模式为唤醒天线或采集模块单独工作模式时，无论接收到天线信号或重力重力信号，均生成唤醒指令；

当工作模式为唤醒天线和采集模块共同工作模式时，在第一预设时间阈值内同时收到天线信号和重力重力信号，则生成唤醒指令。

进一步的，当生成唤醒指令后，对第二预设时间阈值内产生的唤醒指令进行过滤，对所述第二预设时间阈值内产生的唤醒指令禁止响应。

本申请采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：

(1)本申请提供的超再生接收机仅需要1个晶体振荡器，减少了硬件的冗余，给其他重要部件留足够的空间。

(2)本申请采用的技术方案中包括采集模块、唤醒天线两种唤醒方式，两种方式可以单独使用，也可以同时使用，可以适用更多的使用环境，满足更多的使用场景。

(3)本申请具备无线信号和采集模块的传感器信号两种模式。无线信号的覆盖率较大，无线信号覆盖的环境下，所以唤醒装置都将被激活，而对于密集型的终端使用场景难以满足要求，但又无法进行控制时，可以利用采集模块中的多种传感器模式进行弥补，或者无线信号和传感器同时有效才可以通过唤醒超再生接收机。本申请在一定程度上减少了超再生接收机可能带来的干扰。

(4)本申请常态化工作的单元为采集模块中的传感器、唤醒天线、晶体振荡器等3个，或者其中的2个，当前低功耗的采集模块中的传感器功耗小于等于0.3mW，低功耗的晶体振荡器和唤醒天线功耗在0.6mW以下，在较多的场景可以获得更低的功耗体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种超低功耗的多模超再生唤醒装置的结构示意图；

图2为本申请提供的超低功耗的多模超再生唤醒装置的工作流程示意图；

图3为本申请提供的超低功耗的多模超再生唤醒装置的工作方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的超低功耗的多模超再生唤醒装置及其工作方法。

如图1所示，本申请实施例中提供的超低功耗的多模超再生唤醒装置，包括：唤醒天线1、采集模块2、超再生接收机3、中央控制模块4以及主收发机5，所述唤醒天线1的一端、采集模块2的一端均与中央控制模块4连接，所述唤醒天线1的另一端、采集模块2的另一端均与所述超再生接收机3连接，所述超再生接收机3、主收发机5分别与所述中央控制模块4连接；

当所述超再生接收机3接收到天线信号和/或采集信号时，生成唤醒指令，并发送至所述中央控制模块4；

所述中央控制模块4将所述唤醒指令发送至主收发机5；

所述中央控制模块4还用于接收所述主收发机5发送的熄灭控制信号，并发送至超再生接收机3，所述超再生接收机3接收到熄灭控制信号后进入休眠。

超低功耗的多模超再生唤醒装置的工作原理为：如图2所示，本申请中存在唤醒天线1和采集模块2，其中采集模块2的采集信号也能够使得超再生接收机3生成唤醒指令，传统的超再生接收机3只能接收唤醒天线1的天线信号，而本申请还同时具有采集模块2的采集信号，且本申请中存在多种工作模式，可以为只接收天线信号时，超再生接收机3生成唤醒指令模式；还可以为只接收采集信号时超再生接收机3生成唤醒指令模式；还可以为无论接收到天线信号或采集信号均会使得超再生接收机3生成唤醒指令的模式；还可以为需同时接收到天线信号和采集信号才会使得超再生接收机3生成唤醒指令的模式。

无论在哪种工作模式时，超再生接收机3开始默认为休眠状态，在生成唤醒指令后，将唤醒指令发送至主收发机5，从而对主收发机5进行唤醒，当主收发机5在一段时间内无需工作时，会生成熄灭控制信号，中央控制模块4将熄灭控制信号发送至超再生接收机3，使得超再生接收机3进入休眠。

本申请提供的超低功耗的多模超再生唤醒装置，在休眠期间包括主收发机5在内的绝大多数电路都处于休眠状态，只有超再生接收机3、采集模块2和/或唤醒天线1仍在运行。使得本申请提供的唤醒装置能够以超低功耗运行。

进一步的，针对上述多种工作模式，需做以下说明：

第一种工作模式：只接收天线信号时，也就是中央控制模块4只响应唤醒天线1的天线信号，而采集模块2不工作；

第二种工作模式，只接收采集信号时，也就是中央控制模块4只响应采集模块2的采集信号，唤醒天线1不工作；

第三种工作模式，唤醒天线1和采集模块2同时工作，两个任意一个都可以激活唤醒超再生接收机3；

第四种工作模式，唤醒天线1和采集模块2同时工作，两个必须同时产生激活信号才能唤醒接收机。

本申请提供的技术方案，通过上述的多种工作模式，能够确保使用场景。

一些实施例中，所述超再生接收机3包括：振荡器模块、包络检波模块、唤醒信号产生电路以及熄灭信号产生电路，所述振荡器模块的输入端与所述唤醒天线1、采集模块2以及熄灭信号产生电路连接，所述振荡器模块的输出端与所述包络检波模块的输入端连接，所述包络检波模块的输出端与所述唤醒信号产生电路连接；

所述振荡器模块用于对接收的天线信号和/或采集信号、熄灭信号产生电路输出的熄灭信号进行振荡处理，得到振荡信号；其中，振荡器模块包括晶体生振荡器和超再生振荡器。

所述包络检波模块用于对所述振荡信号进行解调处理，得到解调信号；

所述唤醒信号产生电路根据所述解调信号确定是否生成唤醒指令，当所述解调信号为天线信号和/或采集信号时，生成唤醒指令；否则，生成熄灭指令。

可以理解的是，本申请将传统中采用的晶体振荡器和专用振荡器合二为一，共享振荡器的设计，减少了硬件冗余，可以进一步减少功耗。

本申请中唤醒信号产生电路包括唤醒控制器，熄灭信号产生电路包括熄灭控制器；其中，熄灭控制器控制着晶体振荡器做振荡，反复起振和熄灭。若收到唤醒天线1的唤醒信号，振荡器模块将其接收并包含到振荡波形中，再经过包络检波模块获得解调信号，唤醒信号产生电路生成唤醒指令，将信号传递给唤醒控制器。

一些实施例中，所述超再生接收机3，还包括：

低噪声放大器，用于对天线信号或采集信号进行信号放大；

所述低噪声放大器的输入端连接唤醒天线1以及采集模块2，所述低噪声放大器的输出端连接振荡器模块的输入端。

可以理解的是，本申请中的低噪声放大器能够降低天线信号和/或采集信号中的噪声，并对天线信号和/或采集信号进行放大处理，使得天线信号和/或采集信号更加准确。

一些实施例中，所述采集模块2，包括：

重力传感器、加速度传感器、角传感器或角加速度传感器；

所述重力传感器、加速度传感器、角传感器或角加速度传感器的一端均与所述中央控制模块4连接，另一端均与所述超再生接收机3连接。

具体的，本申请中的采集模块2可以为重力传感器、加速度传感器、角传感器、角速度传感器等。

重力传感器、加速度传感器、角传感器、角加速度传感器等本质上都是低功耗的微电子元器件，也都是输出数字信号，均可以起到对接唤醒接收机的作用。只是相对来说，角传感器、角加速度传感器相对重力传感器、加速度传感来说体积较大，功耗也较高。

作为一种优选的实施方式，本申请中感知外部唤醒信号的元器件，最合适的是重力传感器、加速度传感器。

例如，重力传感器可以采集重力环境的变化，生成数字信号，超再生接收机3接收到重力传感器的数字信号，获得唤醒指令，将信号传递给唤醒控制器。因此，本申请中的超再生接收机3可以接收外部的无线信号传输给唤醒控制模块决定是否唤醒主机，重力传感器也可以通过感知外部重力环境的变化产生电信号传输给唤醒控制模块决定是否唤醒主机。

一些实施例中，如图2所示，还包括：第一开关和第二开关，所述第一开关、第二开关分别与所述中央控制模块4连接；

所述第一开关用于控制所述采集模块2的启停；

所述第二开关用于控制唤醒天线1的启停。

本申请中中央控制模块4可以控制重力传感器和唤醒天线1的开关，可以在第一次开机状态下，选择性让其中1个工作，也可以选择2个同时工作，选择后中央控制模块4将模式传递给唤醒控制器。

一些实施例中，本申请还包括：

充电模块，用于向所述唤醒装置提供电能；

所述充电模块采用磁吸式充电。

作为一个具体的实施方式，如图2所示，本申请提供的超低功耗的多模超再生唤醒装置的工作流程为：

1，唤醒装置默认是重力感应模式，超低功耗的重力传感器和以晶体振荡器为核心的唤醒接收机常态化工作，其他模块均处于休眠状态。

2，重力传感器受环境影响产生变化数值后，传递给唤醒接收机，唤醒接收机的唤醒控制器判断唤醒信号是过滤掉。

3，如果唤醒信号需要过滤，则此次唤醒信号将被屏蔽。根据时间的间隔，将距离上一次响应唤醒指令的M分钟内的多次唤醒信号进行屏蔽，避免了唤醒装置的连续耗能工作，确保了长续航。

4，如果唤醒信号不需要过滤，则立即传递给主机，进而将信息传送到指定服务器。

5，主机在工作状态下，可以选择工作模式，选择工作模式后，新的工作模式即时生效，也可以设置控制唤醒装置的过滤唤醒信号时间间隔的M值、设置休眠的计数X值。

6，重复以上过程。

本申请具有以下有益效果：

(1)本申请在通过工作模式的选择、唤醒控制器的过滤措施，屏蔽了主机的冗余的唤醒信号，避免主机频繁的被唤醒和连续的工作而消耗大量的电力。简洁的数据传输模式，使得后台并不需要有较多的数据存储和分析即可得到关键信息。

(2)本申请常态化工作的单元为重力传感器或以晶体振荡器为核心的超再生接收机3，功耗在3mw以下，超低功耗配置。主机的通信时间也被合理的限制，自动进入休眠。主机工作时间相对较短，能耗大幅减少。

(3)本申请设备有低功耗的基础，在满足大多数需求的情况下，对体积进行了极限压缩，设备为圆柱体，直径可以限制在30mm以下，高限制在15mm以下。圆柱形的设计，也更容易适应更多的应用场景。

如图3所示，本申请实施例提供一种超低功耗的多模超再生唤醒装置的工作方法，包括：

确定超再生接收机3的工作模式；所述工作模式包括唤醒天线1单独工作模式、采集模块2单独工作模式、唤醒天线1或采集模块2单独工作模式、以及唤醒天线1和采集模块2共同工作模式；

当工作模式为唤醒天线1独工作模式时，所述采集模块2为休眠状态，当接收到天线信号时，生成唤醒指令；

当工作模式为采集模块2单独工作模式时，所述唤醒天线1为休眠状态，当接收到重力信号时，生成唤醒指令；

当工作模式为唤醒天线1或采集模块2单独工作模式时，无论接收到天线信号或重力重力信号，均生成唤醒指令；

当工作模式为唤醒天线1和采集模块2共同工作模式时，在第一预设时间阈值内同时收到天线信号和重力重力信号，则生成唤醒指令。

优选的，当生成唤醒指令后，对第二预设时间阈值内产生的唤醒指令进行过滤，对所述第二预设时间阈值内产生的唤醒指令禁止响应。

具体的，假设采集模块2为重力传感器时，本申请的工作方法的工作流程如下：

如果通过中央控制模块4选择唤醒天线1单独工作模式，此时重力传感器处理休眠状态，唤醒控制器接到唤醒天线1的唤醒指令，就可以确定唤醒指令；如果通过中央控制模块4选择重力传感器单独工作模式，此时唤醒天线1不工作，唤醒控制器接到重力传感器的唤醒指令，就可以确定唤醒指令；如果通过中央控制模块4选择重力传感器和唤醒天线1同时工作的“或”模式，此时重力传感器和唤醒天线1均可工作，唤醒控制器接到重力传感器和唤醒天线1任意一个的唤醒指令，就可以确定唤醒指令；如果通过中央控制模块4选择重力传感器和唤醒天线1同时工作的“且”模式，此时重力传感器和唤醒天线1均可工作，但是唤醒控制器必须在一定时间内同时接到重力传感器和唤醒天线1的唤醒指令，才可以确定唤醒指令；

本申请中，唤醒控制器根据晶体振荡器的时间计算，距离有效唤醒指令N个小时内，进行信号过滤，过滤所有唤醒指令，时间大于N个小时后，响应唤醒指令；

确认唤醒命令后，晶体振荡器则转变运行模式，改为恒定振荡器模式，持续产生稳定的参考时钟信号，激活主收发机5进行工作。

主机完成后，中央控制模块4控制进入休眠，待下一次唤醒指令。

循环重复上次过程。

综上所述，本申请提供一种超低功耗的多模超再生唤醒装置及其工作方法，具有以下有益效果：

(1)本申请超再生接收机仅需要1个晶体振荡器，减少了硬件的冗余，给其他重要部件留足够的空间。

(2)本申请采用重力传感器、唤醒天线两种唤醒方式，两种方式可以单独使用，也可以同时使用，可以适用更多的使用环境，满足更多的使用场景。

(3)本申请具备无线信号和重力传感器信号两种模式。无线信号的覆盖率较大，无线信号覆盖的环境下，所以唤醒装置都将被激活，对于密集型的终端使用场景难以满足要求，但有无法进行控制。此时可以利用重力传感器模式进行弥补，或者无线信号和重力传感器同时有效才可以通过唤醒控制器激活主机。本申请在一定程度上减少了超再生接收机可能带来的干扰。

(4)本申请常态化工作的单元为重力传感器、唤醒天线、晶体振荡器等3个，或者其中的2个，当前低功耗的重力传感器功耗小于等于0.3mW，低功耗的晶体振荡器和唤醒天线功耗在0.6mW以下，在较多的场景可以获得更低的功耗体验。

可以理解的是，上述提供的系统实施例与上述的方法实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、唤醒装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理唤醒装置的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理唤醒装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指令的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理唤醒装置以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理唤醒装置上，使得在计算机或其他可编程唤醒装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程唤醒装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。