双差分GPS北斗定位系统使用说明书140730概要.doc

文档类别文档编号起草日期2014-07-30密 级无入库日期入库定位信息服务器/研发管理 郑州市加滋杰交通科技股份有限公司GPS/北斗定位系统使用说明书版本：V1.1起 草：李 光审 核：校 对：批 准：版权所有：加滋杰交通科技股份有限公司2014年07月30日修 订 记 录序号版本说 明责 任 人职责姓名日期1V1.0初始版本起草李光2014.03.19校对审核批准2V1.1起草李光2014.07.30校对审核批准3起草校对审核批准4起草校对审核批准5起草校对审核批准6起草校对审核批准7起草校对审核批准目 录目 录3双差分GPS/北斗定位系统使用说明书4一、概述41.1系统特点41.2系统配置41.3技术指标4二、软硬件说明及安装52.1硬件说明52.2 软件说明82.3 设备安装8三、数据协议及命令113.1 GPS定位定向消息集113.2 命令协议13四、注意事项16五、运输与储存16六、机械规格16双差分GPS/北斗定位系统使用说明书一、概述GPS/北斗卫星定位系统具有全天候、高精度、自动化、高效益等特点，本系统内置双GNSS与里程计接口，GNSS系统支持北斗、GPS双系统；系统可采用双差分RTK算法，组合输出系统方位角，输出精度可达厘米级，更适用于交通测量、测绘、GIS采集、驾校考试系统等高精度高要求场合使用。1.1系统特点u 精度高、无累积误差、兼容多种组合模式、保持时间长；u 双GPS利用载波测量技术精确计算航向值，航向精度视两GPS间基线长度而定，基线越长精度越高；u 动态使用时，还有GPS轨迹角输出，尤其能为有人机、无人机、浮空器等准确提供偏流角；u 具备自寻北功能，在无GPS信号情况下仍可通过高精度惯导实现定向测姿。1.2系统配置表1 系统配置主机1台GNSS测量天线2个天线馈线2根数据电源线缆1套（3根）合格证1张1.3技术指标表2 主要技术指标系统精度航向0.2（1，GNSS信号良好，基线长度2m）姿态1 (1，GNSS信号良好)位置差分：2cm+1ppm (CEP)（GNSS信号良好）单点：2m（CEP）（GNSS信号良好）数据更新速率1Hz/5Hz（可调）接口特性接口方式RS-232波特率115200 bps（默认）物理特性供电电压12VDC额定（10.818VDC）额定功率15W工作温度-25+60物理尺寸189*153*73.5（mm）重量1Kg（不含天线和馈线）二、软硬件说明及安装2.1硬件说明2.1.1 GNSS天线GNSS天线采用零相位测量型天线，可以接收多个导航定位卫星星座，并满足高精度载波相位测量要求。2.1.2 天线馈线标准配置的馈线在阻抗、增益等方面与标配的天线有很好的匹配。标配长度为5米，如果由于现场安装的位置不同，而导致馈线长度不满足要求时，需根据选定的安装环境仔细测算。2.1.3 数据电源线缆外接延长线缆统一使用推拉自锁接插件，具有很好的防水和连通性；直接连接到主机的数据和电源接口，另一端为DB9头，使用RS-232接口协议，可以很方便的与计算机连接。（1）电源线缆：将2芯线缆的圆形连接器端连接主机的“电源”接口；另一端的红线黑线，直接与供电电源连接。使用时，圆形连接器对准主机“电源”连接器，轻推插头后端，即可连接上设备；将插头金属部分回拉即可断开连接。表3 电源线缆接口定义连接器管脚接口定义备注1（红线）VCC+12/24V2（黑线）GNDGND（2）数据输出线缆：将10芯线缆的圆形连接器端连接主机的“数据输出”接口；另一端的DB9连接器为导航数据输出口，其他线预留。使用时，圆形连接器对准主机“数据输出”连接器，轻推插头后端，即可连接上设备；将插头金属部分回拉即可断开连接。表4 数据输出线缆接口定义连接器管脚接口定义备注1TXD1DB9母头2脚2RXD1DB9母头3脚3GNDDB9母头5脚4DC5V5GND6PWM1里程计接口17PWM2里程计接口28TXD4备用9RXD4备用10保留（3）数据输入线缆：将7芯线缆的圆形连接器端连接主机的“数据输入”接口；另一端的DB9连接器为差分数据输入口，其他线预留。使用时，圆形连接器对准主机“数据输入”连接器，轻推插头后端，即可连接上设备；将插头金属部分回拉即可断开连接。表5数据输入线缆接口定义连接器管脚接口定义备注1PPS秒脉冲输出TTL(5V)2GNDDB9母头5脚3G1RXDDB9母头3脚4G1TXDDB9母头2脚5G2RXD备用6G2TXD备用7GND2.1.4 双差分主机双差分主机内部安装有两个GNSS接收机，一个MEMS惯性、姿态测量单元，嵌入式计算机等。主机外壳包括“电源”、“数据输出”、“数据输入”、“前天线”、“后天线”五个接口和“数据指示”。（1）电源：该接口为2芯圆形连接器，用于给主机供电，端口及接线定义见表3。（2）数据输出：该接口为10芯圆形连接器，用于导航数据输出，外挂里程计和备用端口；端口及接线定义见表4。（3）数据输入：该接口为7芯圆形连接器，用于GNSS差分数据输入，端口及接线定义见表5。（4）前天线：用天线馈线一端连接接口，另一端连接GNSS前天线（前进方向）。（5）后天线：用天线馈线一端连接接口，另一端连接GNSS后天线（后退方向）。（6）数据指示：主机面板前共有5个指示灯，自左至右，具体定义见下表；表6 数据指示定义编号12345颜色红色蓝色蓝色绿色绿色说明DC5V数据输出TXD1端数据输入RXD1端差分数据输出TX端差分数据输入RX端备注2.2 软件说明随光盘附带有COMCenter.exe对其进行测试。运行COMCenter.exe所需的计算机配置要求如下：CPU Pentium级内存： 32MB 硬盘空间： 10MB 操作系统：基于Windows 32位操作系统，如Windows 2000/ 2003/XP ，COMCenter.exe不需要安装，使用时直接将光盘中的软件文件夹拷贝到PC机的硬盘上即可。2.3 设备安装（1）备好直流稳压电源或蓄电池（12VDC）、笔记本电脑、测试载体和本产品装箱单上所标示的物品。（2）找到一处比较开阔，无遮挡、无多路径干扰的试验场地。（3）将主机安装在载体上，主机铭牌上标示的坐标系XOY面尽量与载体被测基准面平行，Y轴与载体前进方向中心轴线平行，两个GPS天线分别固定在载体上，前后天线分别安装在载体的前进方向和后退方向上，应尽可能的将其安置于测试载体的最高处以保证能够接收到良好的GPS信号，同时要保证两个GPS天线相位中心形成的连线与测试载体中心轴线方向一致或平行。（4）分别将两根天线馈线连接到前后GPS天线和主机单元“前天线”和“后天线”接口上，并注意前、后天线的一致对应（“前天线”接口对应连接摆放在被测载体前进方向的天线；“后天线”接口对应连接摆放在被测载体后退方向的天线）。严格区分前后天线，不能颠倒，使用时上方应无遮挡，避免带电拔插接插件。（5）用量尺准确测量从GPS后天线的中心点到前天线中心点的距离（测量精度要求精确至3mm），两个天线的间距可根据具体安装环境而定，但间距大小影响定向精度。（6）特别需要注意的是：主机单元必须与被测载体固连，主机安装底面应平行于被测载体的基准面，主机铭牌上标示的Y轴指向必须与被测载体的前进方向一致、并与两个GPS天线中心连线构成的基线平行。测试时，两个GPS天线也必须安装于同一载体。图1 天线安装示意图例如：图2 飞行航迹示意图根据上图，我们知道：地速：以航迹上令任意点O为原点的水平直角坐标中，从O点经t时间飞行岛A点，此段飞行速度（即地速）利于OA路径段的坐标XH、YH计算：地速=在本系统中，航向角由“Heading”参数表示，“Track”表示“地速相对真北方向的夹角”，即为上图所示的“地速方位角”。（7）将“电源”线缆连接到主机的“电源”接口，红线、黑线连接到直流稳压电源上（电源电压：12V或24V，电源电流：3A），注意区分两根引线的极性，并分别用绝缘胶带进行防护，防止短路。（8）将“数据”线缆连接到主机的“数据输出”接口，另一端的DB9接头连接到笔记本电脑的串口。（9）如设备需要接收差分信息提高定位精度，需将“数据输入”线缆连接到主机的“数据输入”接口，另一端的DB9接头连接到提供差分信息的接口上。（10）检查各个连接位置，确保各接点均连接正确，电源引脚极性无颠倒。（11）打开电源并在笔记本电脑上运行软件，查看输出数据。三、数据协议及命令本系统输出以ASCII编码数据协议为主。需要注意的是由于RS232串口通信速率最高支持位115200bps，因此在数据输出时，如果输出更新率设定较高，每秒钟数据量超过了115200bit，则会导致数据丢失或乱码。请在使用时多加注意。保证数据输出的可靠性。3.1 GPS定位定向消息集：GPHPDASCII协议数据结构如下图所示：数据格式：$GPHPD,GPSWeek,GPSTime,Heading,Pitch,Track,Latitude,Longitude,AltitudeDe,Dn,Du, Ve,Vn,Vu,Ae,An,Au,Baseline,NSV1,NSV2, GPSStatus *cs具体定义如下表（表6）所示。表7： ASCII码GPHPD协议定义序号名称数据编号格式目标单位说明1$GPHPDstringHPD消息协议头2GPSWeeknumericlog头中取GPS周自1980-1-6至当前的星期数（接收机时间）3GPSTimenumericlog头中取GPS秒星期内的毫秒数（接收机时间）4HeadingnumericG2H or G2D度偏航角03605PitchnumericG2H度俯仰角-90906Rollnumeric度横滚角-1801807LatitudenumericG1G or G1P度纬度8LongitudenumericG1G or G1P度经度9AltitudenumericG1G or G1P米高度10Denumeric米移动站相对于基站的东向距离11Dnnumeric米移动站相对于基站的北向距离12Dunumeric米移动站相对于基站的天向距离13Venumeric米/秒东向速度14Vnnumeric米/秒北向速度15Vunumeric米/秒天向速度16Aenumeric米/秒两次测量值之间的东向速度差17Annumeric米/秒两次测量值之间的北向速度差18Aunumeric米/秒两次测量值之间的天向速度差19BaselinenumericG2H米基线长度20NSV1numericG2H前天线可用星数21NSV2numericG1G or G1P后天线可用星数22GPSStatusnumericG1Gand G2H0:GPS无效 1:GPS单点位置有效 2:伪距差分 4:RTK固定解 5:RTK浮点解23cshexadecimal*60校验固定包尾ASCII码数据校验计算公式Unsigned char CS=0; for(i=0;iBUFFER_LENGTH;i+)/BUFFER_LENGTH为$号与*号之间的长度 CS = Bufferi; 3.2 命令协议用户可通过串口调试工具或在自己编写的软件中发送命令，配置、查询产品的输出参数、状态。除非特殊说明，否则所有设置命令完成后均需保存设置。所有命令协议不区分大小写。（大写）3.2.1设置输出：OUTPUT 命令表8设置输出格式名称格式举例单位说明$CMDstring$CMDCMD消息协议头CommandstringOUTPUT输出PortstringCOM1输出的端口名COMxCmdnamestringGPHPD输出的消息名称GPHPD-ASCII码数据RateNumeric0.1秒消息数据输出时间间隔0.01s(100Hz)输出0.1s(10Hz)输出0.2s(5Hz)输出1s(1Hz)输出Csstring*FF校验(为使用户输入方便，使用FF作为校验)举例： $CMD,OUTPUT,COM1,GPHPD,0.1*FF3.2.2保存设置：SAVE,CONFIG命令表9 保存设置名称格式举例说明$CMDstring$CMDCMD消息协议头CommandstringSAVE,CONFIG保存设置，在使用该命令前所做的设置将保存Cshexadecimal*FF校验(为使用户输入方便，使用FF作为校验)举例：$CMD,SAVE,CONFIG*FF3.2.3设置输出端口的波特率：SET,PORT命令表10设置设备输出端口波特率名称格式举例说明$CMDstring$CMDCMD消息协议头CommandstringSET,PORT设置输出端口的波特率PortstringCOM1需要设置的端口 COM1BaudRateNumeric115200设 定 的 波 特 率(4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200)Cshexadecimal*FF校验(为使用户输入方便，使用FF作为校验)举例：$CMD,SET,PORT,COM1,115200*FF3.2.4 设置基准站坐标：SETBASESTATION命令表11 设置设备基站坐标名称格式举例单位说明$CMDstring$CMDCMD消息协议头CommandstringSETBASESTATION设置基准站LatitudeNumeric34.1966004度基准站纬度LongitudeNumeric108.8551924度基准站经度AltitudeNumeric394.98米基准站高度Cshexadecimal*FF校验(为使用户输入方便，使用FF作为校验)举例：$CMD, SETBASESTATION, 34.1966004,108.8551924, 394.98*FF3.2.5获取基准站坐标：GETBASESTATION命令表12 获取设备基站坐标名称格式举例单位说明$CMDstring$CMDCMD消息协议头CommandstringGETBASESTATION获取基准站Cshexadecimal*FF校验(为使用户输入方便，使用FF作为校验)举例：$CMD, GETBASESTATION*FF3.2.6 发送命令返回消息表13 发送命令返回消息消息名说明Bad,Command错误命令Config,OK设置成功Config,failed设置失败四、注意事项（1）本系统为精密电子产品，使用时注意防尘、防潮、防霉，轻拿轻放，避免强烈冲击和震动；（2）不要随意打开底盖，以免仪器受损；（3）机壳不属于防水设计，应避免在雨中浸泡使用；（4）在使用之前请检查连接头，避免松动；数据电源线缆应定期检查，防止扭结。五、运输与储存（1）产品在运输过程中应避免雨雪直接淋袭、太阳久晒、接触腐蚀性气体及机械损伤，产品在搬运过程中应注意轻搬轻放；（2）运输和贮存过程中避免受潮、撞击和磕碰，防止运输时的人为和机械损伤。在运输和贮存时，外包装盒应保持干燥、清洁、无污染；（3）长期存放产品的仓库环境温度为2010，相对湿度不大于80，库房内应无酸碱及腐蚀性气体，且无强烈的机械振动、冲击、强磁场作用。六、机械规格注：单位为mm。