1、科2科3升級改造GPS北斗定位系統使用說明書 文檔類別 文檔編號 起草日期 2014-07-30 密級 無 入庫日期 入庫定位 信息服務器/研發管理 鄭州市加滋杰交通科技股份有限公司 GPS/北斗定位系統 使用說明書 版本：V1.1 起 早： 李光 審 核： 校 對： 批 準： 版權所有：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 版本 說明 責任人 職責 姓名 日期 1 V1.0 初始版本 起草 李光 2014.03.19 校對 審核 批準 2 V1.1 起草 李光 2014.07.30 校對 審核 批準 3 起草 校對 審核 批準 4 起草 校對 審核 批準 5 起

2、草 校對 審核 批準 6 起草 校對 審核 批準 7 起草 校對 審核 批準 目錄 目錄3 雙差分GPS北斗定位系統使用說明書 4 一、概述4 1.1系統特點4 1.2系統配置4 1.3技術指標4 二、軟硬件說明及安裝 5 2.1硬件說明5 2.2軟件說明8 2.3設備安裝8 三、數據協議及命令11 3.1 GPS定位定向消息集11 3.2命令協議13 四、注意事項16 五、運輸與儲存16 六、機械規格16 20 / 17 雙差分GPS北斗定位系統 使用說明書 一、概述 GPS北斗衛星定位系統具有全天候、高精度、自動化、高效益等特點， 本系統內置雙GNSSf里程計接口，GNS系統支持北斗、GP

3、S雙系統；系統 可采用雙差分RTK算法，組合輸出系統方位角，輸出精度可達厘米級，更 適用于交通測量、測繪、GIS采集、駕校考試系統等高精度高要求場合使用。 1.1系統特點 精度高、無累積誤差、兼容多種組合模式、保持時間長； 雙GPS利用載波測量技術精確計算航向值，航向精度視兩 GPS間基 線長度而定，基線越長精度越高； 動態使用時，還有GPS軌跡角輸出，尤其能為有人機、無人機、浮 空器等準確提供偏流角； 具備自尋北功能，在無 GPS信號情況下仍可通過高精度慣導實現定 向測姿。 1.2系統配置 表1系統配置 主機 1臺 GNSSffl量天線 2個 天線饋線 2根 數據電源線纜 1套（3根） 合格

4、證 1張 1.3技術指標 表2主要技術指標 系統精度 航向 0.2 （1c, GNSS言號良好，基線長度2m 姿態 1（1 c , GNSS言號良好） 位置 差分：2cm+1ppm （CEP）（GNSS言號良好） 單點：2m （CEP （GNSS言號良好） 數據更新速率 1Hz/5Hz （可調） 接口特性 接口方式 RS-232 波特率 115200 bps （默認） 物理特性 供電電壓 12VDC額定（10.8 18VDC 額定功率 v 15W 工作溫度 -25 C +60 C 物理尺寸 189*153*73.5 （mr）i 重量 1Kg （不含天線和饋線） 二、軟硬件說明及安裝 2.1硬件

5、說明 2.1.1 GNSS 天線 GNSS天線采用零相位測量型天線，可以接收多個導航定位衛星星座， 并滿足高精度載波相位測量要求。 2.1.2天線饋線 標準配置的饋線在阻抗、增益等方面與標配的天線有很好的匹配。標 配長度為5米，如果由于現場安裝的位置不同，而導致饋線長度不滿足要 求時，需根據選定的安裝環境仔細測算。 2.1.3數據電源線纜 外接延長線纜統一使用推拉自鎖接插件，具有很好的防水和連通性； 直接連接到主機的數據和電源接口，另一端為 DB9頭，使用RS-232接口協議，可以很方便的與計算機連接。 (1) 電源線纜：將2芯線纜的圓形連接器端連接主機的 “電源”接口; 另一端的紅線黑線，直

6、接與供電電源連接。使用時，圓形連接器對準主機 “電源”連接器，輕推插頭后端，即可連接上設備；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 +1224V 2 (黑線) GND GND (2) 數據輸出線纜：將10芯線纜的圓形連接器端連接主機的“數據 輸出”接口；另一端的 DB9連接器為導航數據輸出口，其他線預留。使用 時，圓形連接器對準主機“數據輸出”連接器，輕推插頭后端，即可連接 上設備；將插頭金屬部分回拉即可斷開連接。 表4數據輸出線纜接口定義 連接器管腳 接口定義 備注 1 TXD1 DB9母頭2腳 2 RXD1 DB9母頭3腳

7、 3 GND DB9母頭5腳 4 DC5V 5 GND 6 PWM1 里程計接口 1 7 PWM2 里程計接口 2 8 TXD4 備用 9 RXD4 備用 10 保留 (3)數據輸入線纜：將7芯線纜的圓形連接器端連接主機的“數據輸 入”接口；另一端的DB9連接器為差分數據輸入口，其他線預留。使用時, 圓形連接器對準主機“數據輸入”連接器，輕推插頭后端，即可連接上設 備；將插頭金屬部分回拉即可斷開連接。 表5數據輸入線纜接口定義 連接器管腳 接口定義 備注 1 PPS 秒脈沖輸出TTL（5V） 2 GND DB9母頭5腳 3 G1RXD DB9母頭3腳 4 G1TXD DB9母頭2腳 5 G2R

8、XD 備用 6 G2TXD 備用 7 GND 2.1.4雙差分主機 雙差分主機內部安裝有兩個 GNSS接收機，一個MEMS慣性、姿態測量 單元，嵌入式計算機等。主機外殼包括“電源”、“數據輸出”、“數據輸入”、 “前天線”、“后天線”五個接口和“數據指示”。 （1）電源：該接口為2芯圓形連接器，用于給主機供電，端口及接線 定義見表3。 （2）數據輸出：該接口為10芯圓形連接器，用于導航數據輸出，外 掛里程計和備用端口；端口及接線定義見表 4。 （3）數據輸入：該接口為7芯圓形連接器，用于GNSS差分數據輸入， 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

9、天線（前 進方向）。 （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) 數據指示：主機面板前共有5個指示燈，自左至右，具體定義見 F表； 表6數據指示定義 編號 1 2 3 4 5 顏色 紅色 藍色 藍色 綠色 綠色 說明 DC5V 數據輸出 TXD1 端 數據輸入 RXD1 端 差分數據輸 出TX端 差分數據輸 入RX端 備注 2.2軟件說明 隨光盤附帶有COMCenter.exe寸其進行測試。 運行COMCenter.exe所需的計算機配置要求如下: CPU Pe ntium級 內存：32MB 硬盤空間：10MB 操作系統：基于 Windows 32位

10、操作系統，女口 Windows 2000/ 2003XP , COMCe nter.exe不需要安裝，使用時直接將光盤中的軟件文件夾拷貝到 PC 機的硬盤上即可。 2.3設備安裝 (1) 備好直流穩壓電源或蓄電池(12VDC)、筆記本電腦、測試載體和 本產品裝箱單上所標示的物品。 (2) 找到一處比較開闊，無遮擋、無多路徑干擾的試驗場地。 (3) 將主機安裝在載體上，主機銘牌上標示的坐標系 XOY面盡量與載 體被測基準面平行，Y軸與載體前進方向中心軸線平行，兩個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方向和后退方向上，應盡 可能的將其安置于測試載體的最高處以保證能夠接收到良好

11、的GPS信號，同時要保證兩個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天線和主機單元“前天線” 和“后天線”接口上，并注意前、后天線的一致對應（“前天線”接口對應 連接擺放在被測載體前進方向的天線；“后天線”接口對應連接擺放在被測 載體后退方向的天線）。嚴格區分前后天線，不能顛倒，使用時上方應無遮 擋，避免帶電拔插接插件。 （5）用量尺準確測量從GPS后天線的中心點到前天線中心點的距離（測 量精度要求精確至3mm），兩個天線的間距可根據具體安裝環境而定， 但間 距大小影響定向精度。 （6）特別需要注意的是：主機單元必須與被測載體

12、固連，主機安裝底 面應平行于被測載體的基準面，主機銘牌上標示的Y軸指向必須與被測載 體的前進方向一致、并與兩個 GPS天線中心連線構成的基線平行。測試時， 兩個GPS天線也必須安裝于同一載體。 被測物 天線連線方向 I 丿 荷天線 被濺物軸線方向 圖1天線安裝示意圖 根據上圖，我們知道： 地速：以航跡上令任意點 0為原點的水平直角坐標中，從 0點經 t 時間飛行島A點，此段飛行速度(即地速)利于 0A路徑段的坐標XH、YH 計算： 地速r XH Yh2/肥 在本系統中，航向角二由“Heading”參數表示，“Track表示“地速相 對真北方向的夾角”，即為上圖所示的“地速方位角”。 (7) 將

13、“電源”線纜連接到主機的“電源”接口，紅線、黑線連接到 直流穩壓電源上(電源電壓：12V或24V,電源電流：3A),注意區分兩根 引線的極性，并分別用絕緣膠帶進行防護，防止短路。 (8) 將“數據”線纜連接到主機的“數據輸出”接口，另一端的DB9 接頭連接到筆記本電腦的串口。 (9) 如設備需要接收差分信息提高定位精度，需將“數據輸入”線纜 連接到主機的“數據輸入”接口，另一端的 DB9接頭連接到提供差分信息 的接口上。 (10) 檢查各個連接位置，確保各接點均連接正確，電源引腳極性無 顛倒。 (11) 打開電源并在筆記本電腦上運行軟件，查看輸出數據。 三、數據協議及命令 本系統輸出以ASCI

14、編碼數據協議為主。需要注意的是由于RS232串口 通信速率最高支持位115200bps,因此在數據輸出時，如果輸出更新率設定 較高，每秒鐘數據量超過了 115200bit，則會導致數據丟失或亂碼。請在使 用時多加注意。保證數據輸出的可靠性。 3.1 GPS定位定向消息集： GPHPD ASCII協議數據結構如下圖所示： 幀頭 標識數據字段校驗 $ Ad , * 1 J T 異或校驗范圍 數據格式： $GPHPD,GPSWeek,GPSTime,Headi ng,Pitch,Track,Latitude,Lo ngitude,Altitu deDe,D n,Du, Ve,V n,Vu,Ae,A

15、n,Au,Baseli ne,NSV1,NSV2, GPSStatus *cs 具體定義如下表（表6）所示。 表7: ASCII碼GPHP協議定義 序 號 名稱 數據 編號 格式 目標 單位 說明 1 $GPHPD stri ng HPD消息協議頭 2 GPSWeek nu meric log頭中取 GPS周 自 1980-1-6 至 當前的星期數（接收 機時間） 3 GPSTime nu meric log頭中取 GPS秒星期內的毫秒 數（接收機時間） 4 Headi ng nu meric G2H or G2D 度 偏航角0360 5 Pitch nu meric G2H 度 俯仰角-90

16、90 6 Roll nu meric 度 橫滾角-180180 7 Latitude nu meric G1G or G1P 度 緯度 8 Lon gitude nu meric G1G or G1P 度 :經度 9 Altitude nu meric G1G or G1P 米 r高度 10 De nu meric 米 移動站相對于基站的 東向距離 11 Dn nu meric 米 移動站相對于基站的 北向距離 12 Du nu meric 米 移動站相對于基站的 天向距離 13 Ve nu meric 米/秒 東向速度 14 Vn nu meric 米/秒 北向速度 15 Vu nu mer

17、ic 米/秒 天向速度 16 Ae nu meric 米/秒 兩次測量值之間的東 向速度差 17 An nu meric 米/秒 兩次測量值之間的北 向速度差 18 Au nu meric 米/秒 兩次測量值之間的天 向速度差 19 Baseli ne nu meric G2H 米 基線長度 20 NSV1 nu meric G2H :前天線可用星數 21 NSV2 nu meric G1Gor G1P 后天線可用星數 22 GPSStatus nu meric G1Ga nd G2H 0:GPS無效 1:GPS 單 點位置有效2:偽距 差分4:RTK固定解 5:RTK浮點解 23 cs he

18、xadecimal *60 校驗 vLF 固定包尾 ASCII碼數據校驗計算公式 Un sig ned char CS=O; for(i=0;iBUFFER_LENGTH;i+)BUFFER_LENGTH為 $號與 *號之間的 長度 CS A= Bufferi; 3.2命令協議 用戶可通過串口調試工具或在自己編寫的軟件中發送命令，配置、查 詢產品的輸出參數、狀態。除非特殊說明，否則所有設置命令完成后均需 保存設置。所有命令協議不區分大小寫。(大寫) 3.2.1設置輸出：OUTPUT命令 表8設置輸出格式 名稱 格式 舉例 單位 說明 $CMD stri ng $CMD CMD消息協議頭 Com

19、ma nd stri ng OUTPUT 輸出 Port stri ng COM1 輸出的端口名COMx Cmd name stri ng GPHPD 輸出的消息名稱 GPHPD-ASC碼數據 Rate Numeric 0.1 秒 消息數據輸出時間間隔 0.01s(100Hz：輸出 0.1s(10Hz輸出 0.2s(5Hz輸出 1s(1Hz)輸出 Cs stri ng *FF 校驗(為使用戶輸入方便， 使用FF作為校驗) 舉例：$CMD,OUTPUT,COM1,GPHPD,0.1*FF 3.2.2保存設置：SAVE,CONFI命令 表9保存設置 名稱 格式 舉例 說明 $CMD stri ng

20、 $CMD CMD消息協議頭 Comma nd stri ng SAVE,CONFIG 保存設置，在使用該命令前所做 的設置將保存 Cs hexadecimal *FF 校驗（為使用戶輸入方便，使用FF 作為校驗） 舉例：$CMD,SAVE,CONFIG*FF 3.2.3設置輸出端口的波特率：SET,POR命令 表10設置設備輸出端口波特率 名稱 格式 舉例 說明 $CMD stri ng $CMD CMD消息協議頭 Comma nd stri ng SET,PORT 設置輸出端口的波特率 Port stri ng COM1 需要設置的端口 COM1 BaudRate Numeric 1152

21、00 設定的波特率（4800, 9600,19200,38400,57600, 115200) Cs hexadecimal *FF 校驗（為使用戶輸入方便，使用FF 作為校驗） 舉例：$CMD,SET,PORT,COM1,115200*FF 3.2.4 設置基準站坐標：SETBASESTATION令 表11設置設備基站坐標 名稱 格式 舉例 單位 說明 $CMD stri ng $CMD CMD消息協議頭 Comma nd stri ng SETBASESTATION 設置基準站 Latitude Numeric 34.1966004 度 基準站緯度 Lon gitude Numeric 108.8551924 度 基準站經度 Altitude Numeric 394.98 米 基準站高度 Cs hexadecimal *FF 校驗（為使用戶輸入方便， 使用FF作為校驗） 舉