雙差分GPS_北斗定位系統(tǒng)使用說明書140730

1、科2科3升級(jí)改造 GPS/北斗定位系統(tǒng)使用說明書文檔類別文檔編號(hào)起草日期2014-07-30密 級(jí)無入庫日期入庫定位信息服務(wù)器/研發(fā)管理 鄭州市加滋杰交通科技股份有限公司GPS/北斗定位系統(tǒng)使用說明書版本：V1.1起 草：李 光審 核：校 對(duì)：批 準(zhǔn)：版權(quán)所有：加滋杰交通科技股份有限公司2014年07月30日修 訂 記 錄序號(hào)版本說 明責(zé) 任 人職責(zé)姓名日期1V1.0初始版本起草李光2014.03.19校對(duì)審核批準(zhǔn)2V1.1起草李光2014.07.30校對(duì)審核批準(zhǔn)3起草校對(duì)審核批準(zhǔn)4起草校對(duì)審核批準(zhǔn)5起草校對(duì)審核批準(zhǔn)6起草校對(duì)審核批準(zhǔn)7起草校對(duì)審核批準(zhǔn)目 錄目 錄3雙差分GPS/北斗定位系統(tǒng)使

2、用說明書4一、概述41.1系統(tǒng)特點(diǎn)41.2系統(tǒng)配置41.3技術(shù)指標(biāo)4二、軟硬件說明及安裝52.1硬件說明52.2 軟件說明82.3 設(shè)備安裝8三、數(shù)據(jù)協(xié)議及命令113.1 GPS定位定向消息集113.2 命令協(xié)議13四、注意事項(xiàng)16五、運(yùn)輸與儲(chǔ)存16六、機(jī)械規(guī)格16雙差分GPS/北斗定位系統(tǒng)使用說明書一、概述GPS/北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，本系統(tǒng)內(nèi)置雙GNSS與里程計(jì)接口，GNSS系統(tǒng)支持北斗、GPS雙系統(tǒng)；系統(tǒng)可采用雙差分RTK算法，組合輸出系統(tǒng)方位角，輸出精度可達(dá)厘米級(jí)，更適用于交通測量、測繪、GIS采集、駕?？荚囅到y(tǒng)等高精度高要求場合使用。1.1系統(tǒng)特點(diǎn)

3、u 精度高、無累積誤差、兼容多種組合模式、保持時(shí)間長；u 雙GPS利用載波測量技術(shù)精確計(jì)算航向值，航向精度視兩GPS間基線長度而定，基線越長精度越高；u 動(dòng)態(tài)使用時(shí)，還有GPS軌跡角輸出，尤其能為有人機(jī)、無人機(jī)、浮空器等準(zhǔn)確提供偏流角；u 具備自尋北功能，在無GPS信號(hào)情況下仍可通過高精度慣導(dǎo)實(shí)現(xiàn)定向測姿。1.2系統(tǒng)配置表1 系統(tǒng)配置主機(jī)1臺(tái)GNSS測量天線2個(gè)天線饋線2根數(shù)據(jù)電源線纜1套（3根）合格證1張1.3技術(shù)指標(biāo)表2 主要技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)精度航向0.2°（1，GNSS信號(hào)良好，基線長度2m）姿態(tài)1° (1，GNSS信號(hào)良好)位置差分：2cm+1ppm (CEP)（GNS

4、S信號(hào)良好）單點(diǎn)：2m（CEP）（GNSS信號(hào)良好）數(shù)據(jù)更新速率1Hz/5Hz（可調(diào)）接口特性接口方式RS-232波特率115200 bps（默認(rèn)）物理特性供電電壓12VDC額定（10.818VDC）額定功率15W工作溫度-25+60物理尺寸189*153*73.5（mm）重量1Kg（不含天線和饋線）二、軟硬件說明及安裝2.1硬件說明2.1.1 GNSS天線GNSS天線采用零相位測量型天線，可以接收多個(gè)導(dǎo)航定位衛(wèi)星星座，并滿足高精度載波相位測量要求。2.1.2 天線饋線標(biāo)準(zhǔn)配置的饋線在阻抗、增益等方面與標(biāo)配的天線有很好的匹配。標(biāo)配長度為5米，如果由于現(xiàn)場安裝的位置不同，而導(dǎo)致饋線長度不滿足要求

5、時(shí)，需根據(jù)選定的安裝環(huán)境仔細(xì)測算。2.1.3 數(shù)據(jù)電源線纜外接延長線纜統(tǒng)一使用推拉自鎖接插件，具有很好的防水和連通性；直接連接到主機(jī)的數(shù)據(jù)和電源接口，另一端為DB9頭，使用RS-232接口協(xié)議，可以很方便的與計(jì)算機(jī)連接。（1）電源線纜：將2芯線纜的圓形連接器端連接主機(jī)的“電源”接口；另一端的紅線黑線，直接與供電電源連接。使用時(shí)，圓形連接器對(duì)準(zhǔn)主機(jī)“電源”連接器，輕推插頭后端，即可連接上設(shè)備；將插頭金屬部分回拉即可斷開連接。表3 電源線纜接口定義連接器管腳接口定義備注1（紅線）VCC+12/24V2（黑線）GNDGND（2）數(shù)據(jù)輸出線纜：將10芯線纜的圓形連接器端連接主機(jī)的“數(shù)據(jù)輸出”接口；另一

6、端的DB9連接器為導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸出口，其他線預(yù)留。使用時(shí)，圓形連接器對(duì)準(zhǔn)主機(jī)“數(shù)據(jù)輸出”連接器，輕推插頭后端，即可連接上設(shè)備；將插頭金屬部分回拉即可斷開連接。表4 數(shù)據(jù)輸出線纜接口定義連接器管腳接口定義備注1TXD1DB9母頭2腳2RXD1DB9母頭3腳3GNDDB9母頭5腳4DC5V5GND6PWM1里程計(jì)接口17PWM2里程計(jì)接口28TXD4備用9RXD4備用10保留（3）數(shù)據(jù)輸入線纜：將7芯線纜的圓形連接器端連接主機(jī)的“數(shù)據(jù)輸入”接口；另一端的DB9連接器為差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入口，其他線預(yù)留。使用時(shí)，圓形連接器對(duì)準(zhǔn)主機(jī)“數(shù)據(jù)輸入”連接器，輕推插頭后端，即可連接上設(shè)備；將插頭金屬部分回拉即可斷開連接。

7、表5數(shù)據(jù)輸入線纜接口定義連接器管腳接口定義備注1PPS秒脈沖輸出TTL(5V)2GNDDB9母頭5腳3G1RXDDB9母頭3腳4G1TXDDB9母頭2腳5G2RXD備用6G2TXD備用7GND2.1.4 雙差分主機(jī)雙差分主機(jī)內(nèi)部安裝有兩個(gè)GNSS接收機(jī)，一個(gè)MEMS慣性、姿態(tài)測量單元，嵌入式計(jì)算機(jī)等。主機(jī)外殼包括“電源”、“數(shù)據(jù)輸出”、“數(shù)據(jù)輸入”、“前天線”、“后天線”五個(gè)接口和“數(shù)據(jù)指示”。（1）電源：該接口為2芯圓形連接器，用于給主機(jī)供電，端口及接線定義見表3。（2）數(shù)據(jù)輸出：該接口為10芯圓形連接器，用于導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸出，外掛里程計(jì)和備用端口；端口及接線定義見表4。（3）數(shù)據(jù)輸入：該接口為

8、7芯圓形連接器，用于GNSS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入，端口及接線定義見表5。（4）前天線：用天線饋線一端連接接口，另一端連接GNSS前天線（前進(jìn)方向）。（5）后天線：用天線饋線一端連接接口，另一端連接GNSS后天線（后退方向）。（6）數(shù)據(jù)指示：主機(jī)面板前共有5個(gè)指示燈，自左至右，具體定義見下表；表6 數(shù)據(jù)指示定義編號(hào)12345顏色紅色藍(lán)色藍(lán)色綠色綠色說明DC5V數(shù)據(jù)輸出TXD1端數(shù)據(jù)輸入RXD1端差分?jǐn)?shù)據(jù)輸出TX端差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入RX端備注2.2 軟件說明隨光盤附帶有COMCenter.exe對(duì)其進(jìn)行測試。運(yùn)行COMCenter.exe所需的計(jì)算機(jī)配置要求如下：CPU Pentium級(jí)內(nèi)存： 32MB 硬盤空

9、間： 10MB 操作系統(tǒng)：基于Windows 32位操作系統(tǒng)，如Windows 2000/ 2003/XP ，COMCenter.exe不需要安裝，使用時(shí)直接將光盤中的軟件文件夾拷貝到PC機(jī)的硬盤上即可。2.3 設(shè)備安裝（1）備好直流穩(wěn)壓電源或蓄電池（12VDC）、筆記本電腦、測試載體和本產(chǎn)品裝箱單上所標(biāo)示的物品。 （2）找到一處比較開闊，無遮擋、無多路徑干擾的試驗(yàn)場地。 （3）將主機(jī)安裝在載體上，主機(jī)銘牌上標(biāo)示的坐標(biāo)系XOY面盡量與載體被測基準(zhǔn)面平行，Y軸與載體前進(jìn)方向中心軸線平行，兩個(gè)GPS天線分別固定在載體上，前后天線分別安裝在載體的前進(jìn)方向和后退方向上，應(yīng)盡可能的將

10、其安置于測試載體的最高處以保證能夠接收到良好的GPS信號(hào)，同時(shí)要保證兩個(gè)GPS天線相位中心形成的連線與測試載體中心軸線方向一致或平行。 （4）分別將兩根天線饋線連接到前后GPS天線和主機(jī)單元“前天線”和“后天線”接口上，并注意前、后天線的一致對(duì)應(yīng)（“前天線”接口對(duì)應(yīng)連接擺放在被測載體前進(jìn)方向的天線；“后天線”接口對(duì)應(yīng)連接擺放在被測載體后退方向的天線）。嚴(yán)格區(qū)分前后天線，不能顛倒，使用時(shí)上方應(yīng)無遮擋，避免帶電拔插接插件。 （5）用量尺準(zhǔn)確測量從GPS后天線的中心點(diǎn)到前天線中心點(diǎn)的距離（測量精度要求精確至3mm），兩個(gè)天線的間距可根據(jù)具體安裝環(huán)境而定，但間距大小影響定向精度。&

11、#160;（6）特別需要注意的是：主機(jī)單元必須與被測載體固連，主機(jī)安裝底面應(yīng)平行于被測載體的基準(zhǔn)面，主機(jī)銘牌上標(biāo)示的Y軸指向必須與被測載體的前進(jìn)方向一致、并與兩個(gè)GPS天線中心連線構(gòu)成的基線平行。測試時(shí)，兩個(gè)GPS天線也必須安裝于同一載體。圖1 天線安裝示意圖例如：圖2 飛行航跡示意圖根據(jù)上圖，我們知道：地速：以航跡上令任意點(diǎn)O為原點(diǎn)的水平直角坐標(biāo)中，從O點(diǎn)經(jīng)t時(shí)間飛行島A點(diǎn)，此段飛行速度（即地速）利于OA路徑段的坐標(biāo)XH、YH計(jì)算：地速=在本系統(tǒng)中，航向角由“Heading”參數(shù)表示，“Track”表示“地速相對(duì)真北方向的夾角”，即為上圖所示的“地速方位角”。（7）將“電源”線纜連接到主機(jī)的

12、“電源”接口，紅線、黑線連接到直流穩(wěn)壓電源上（電源電壓：12V或24V，電源電流：3A），注意區(qū)分兩根引線的極性，并分別用絕緣膠帶進(jìn)行防護(hù)，防止短路。（8）將“數(shù)據(jù)”線纜連接到主機(jī)的“數(shù)據(jù)輸出”接口，另一端的DB9接頭連接到筆記本電腦的串口。（9）如設(shè)備需要接收差分信息提高定位精度，需將“數(shù)據(jù)輸入”線纜連接到主機(jī)的“數(shù)據(jù)輸入”接口，另一端的DB9接頭連接到提供差分信息的接口上。（10）檢查各個(gè)連接位置，確保各接點(diǎn)均連接正確，電源引腳極性無顛倒。（11）打開電源并在筆記本電腦上運(yùn)行軟件，查看輸出數(shù)據(jù)。三、數(shù)據(jù)協(xié)議及命令本系統(tǒng)輸出以ASCII編碼數(shù)據(jù)協(xié)議為主。需要注意的是由于RS232串口通信速率

13、最高支持位115200bps，因此在數(shù)據(jù)輸出時(shí)，如果輸出更新率設(shè)定較高，每秒鐘數(shù)據(jù)量超過了115200bit，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或亂碼。請(qǐng)?jiān)谑褂脮r(shí)多加注意。保證數(shù)據(jù)輸出的可靠性。3.1 GPS定位定向消息集：GPHPDASCII協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖所示：數(shù)據(jù)格式：$GPHPD,GPSWeek,GPSTime,Heading,Pitch,Track,Latitude,Longitude,AltitudeDe,Dn,Du, Ve,Vn,Vu,Ae,An,Au,Baseline,NSV1,NSV2, GPSStatus *cs<CR><LF>具體定義如下表（表6）所示。表7： A

14、SCII碼GPHPD協(xié)議定義序號(hào)名稱數(shù)據(jù)編號(hào)格式目標(biāo)單位說明1$GPHPDstringHPD消息協(xié)議頭2GPSWeek<1>numericlog頭中取GPS周自1980-1-6至當(dāng)前的星期數(shù)（接收機(jī)時(shí)間）3GPSTime<2>numericlog頭中取GPS秒星期內(nèi)的毫秒數(shù)（接收機(jī)時(shí)間）4Heading<3>numericG2H<4> or G2D<1>度偏航角03605Pitch<4>numericG2H<5>度俯仰角-90906Roll<5>numeric度橫滾角-1801807Latitude

15、<6>numericG1G<2> or G1P<3>度緯度8Longitude<7>numericG1G<4> or G1P<4>度經(jīng)度9Altitude<8>numericG1G<9> or G1P<5>米高度10De<9>numeric米移動(dòng)站相對(duì)于基站的東向距離11Dn<10>numeric米移動(dòng)站相對(duì)于基站的北向距離12Du<11>numeric米移動(dòng)站相對(duì)于基站的天向距離13Ve<12>numeric米/秒東向速度14Vn<

16、13>numeric米/秒北向速度15Vu<14>numeric米/秒天向速度16Ae<15>numeric米/秒兩次測量值之間的東向速度差17An<16>numeric米/秒兩次測量值之間的北向速度差18Au<17>numeric米/秒兩次測量值之間的天向速度差19Baseline<18>numericG2H<3>米基線長度20NSV1<19>numericG2H<11>前天線可用星數(shù)21NSV2<20>numericG1G<7> or G1P<15>后天

17、線可用星數(shù)22GPSStatus<21>numericG1G<6>and G2H<2>0:GPS無效 1:GPS單點(diǎn)位置有效 2:偽距差分 4:RTK固定解 5:RTK浮點(diǎn)解23cs<22>hexadecimal*60校驗(yàn)<CR><LF><CR><LF>固定包尾ASCII碼數(shù)據(jù)校驗(yàn)計(jì)算公式Unsigned char CS=0; for(i=0;i<BUFFER_LENGTH;i+)/BUFFER_LENGTH為$號(hào)與*號(hào)之間的長度 CS = Bufferi; 3.2 命令協(xié)議用戶可通過串口調(diào)試

18、工具或在自己編寫的軟件中發(fā)送命令，配置、查詢產(chǎn)品的輸出參數(shù)、狀態(tài)。除非特殊說明，否則所有設(shè)置命令完成后均需保存設(shè)置。所有命令協(xié)議不區(qū)分大小寫。（大寫）3.2.1設(shè)置輸出：OUTPUT 命令表8設(shè)置輸出格式名稱格式舉例單位說明$CMDstring$CMDCMD消息協(xié)議頭CommandstringOUTPUT輸出PortstringCOM1輸出的端口名COMxCmdnamestringGPHPD輸出的消息名稱GPHPD-ASCII碼數(shù)據(jù)RateNumeric0.1秒消息數(shù)據(jù)輸出時(shí)間間隔0.01s(100Hz)輸出0.1s(10Hz)輸出0.2s(5Hz)輸出1s(1Hz)輸出Csstring*FF

19、校驗(yàn)(為使用戶輸入方便，使用FF作為校驗(yàn))舉例： $CMD,OUTPUT,COM1,GPHPD,0.1*FF3.2.2保存設(shè)置：SAVE,CONFIG命令表9 保存設(shè)置名稱格式舉例說明$CMDstring$CMDCMD消息協(xié)議頭CommandstringSAVE,CONFIG保存設(shè)置，在使用該命令前所做的設(shè)置將保存Cshexadecimal*FF校驗(yàn)(為使用戶輸入方便，使用FF作為校驗(yàn))舉例：$CMD,SAVE,CONFIG*FF3.2.3設(shè)置輸出端口的波特率：SET,PORT命令表10設(shè)置設(shè)備輸出端口波特率名稱格式舉例說明$CMDstring$CMDCMD消息協(xié)議頭Commandstring

20、SET,PORT設(shè)置輸出端口的波特率PortstringCOM1需要設(shè)置的端口 COM1BaudRateNumeric115200設(shè) 定 的 波 特 率(4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200)Cshexadecimal*FF校驗(yàn)(為使用戶輸入方便，使用FF作為校驗(yàn))舉例：$CMD,SET,PORT,COM1,115200*FF3.2.4 設(shè)置基準(zhǔn)站坐標(biāo)：SETBASESTATION命令表11 設(shè)置設(shè)備基站坐標(biāo)名稱格式舉例單位說明$CMDstring$CMDCMD消息協(xié)議頭CommandstringSETBASESTATION設(shè)置基準(zhǔn)站LatitudeNumeric34.1966004度基準(zhǔn)站緯度LongitudeNumeric108.8551924度基準(zhǔn)站經(jīng)度AltitudeNumeric394.98米基準(zhǔn)站高度Cshexade