1、567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 113.1GPS 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，
2、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系统特点精度高、无累积误差、兼容多种组合模式、保持时间长；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；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；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
3、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（ 10.8 18VDC）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2.1.1GNSS 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
4、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（
5、红线）VCC+12/24V2（黑线）GND（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TXD1DB9母头 2 脚RXD1DB9母头 3 脚DB9母头 5 脚DC5VPWM1里程计接口 1PWM2里程计接口 28TXD4备用9RXD410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
6、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；表 5 数据输入线缆接口定义PPS秒脉冲输出 TTL（5V）G1RXDG1TXDG2RXDG2TXD2.1.4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）
7、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，具体定义见表；表 6 数据指示定义编号颜色红色蓝色绿色数据输出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
8、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
9、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
10、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= XH2 YH2 / t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”
11、，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
12、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。3.1GPS 定位定向消息集： GPHPDASCII 协议数据结构如下图所示：数据格式：$GPHPD,GPSWeek,GPSTime,Heading,Pitch,Track,Latitude,Longitude,Altitu deDe,Dn,Du, Ve,Vn,Vu,Ae,An,Au,Baseline,NSV1,NS
13、V2, GPSStatus *csLF 具体定义如下表（表 6）所示。表 7 ： ASCII 码 GPHPD协议定义序 号名称数据 编号格式目标单位$GPHPDstringHPD消息协议头GPSWeek1numericlog 头中取GPS周自 1980-1-6 至 当前的星期数（接收 机时间）GPSTime2GPS秒星期内的毫秒数（接收机时间）Heading3G2H or G2D俯仰角 -90 90Roll横滚角 -180 180Latitude6G1G or G1P经度Altitude89米高度De移动站相对于基站的东向距离11Dn10北向距离12Du11天向距离13Ve12米 / 秒东向速
14、度14Vn13北向速度15Vu14天向速度16Ae15两次测量值之间的东向速度差17An16两次测量值之间的北18Au17两次测量值之间的天19Baseline18基线长度20NSV119前天线可用星数21NSV220o r G1Pand G2Hhexadecimal*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$号与 *号之间的 长度CS = Bufferi;3.2命令协议用户可通过串口调试工具或在自己编写的软件中发送命令，配置、查 询产品的输出参数、状态。除非特殊说明，
15、否则所有设置命令完成后均需 保存设置。 所有命令协议不区分大小写。 （大写）3.2.1 设置输出： OUTPUT命 令表 8 设置输出格式举例$CMDCMD消息协议头CommandOUTPUT输出PortCOM1输出的端口名 COMxCmdnameGPHPD输出的消息名称GPHPD-ASCI码I 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Cs*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： SAV
16、E,CONFIG命令 表 9 保存设置SAVE,CONFIG保存设置，在使用该命令前所做的设置将保存 $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SET,PORT设置输出端口的波特率需要设置的端口 COM1BaudRate115200设 定 的 波 特 率（4800,9600, 19200, 38400, 57600,115200）校验 （为使用户输入方便， 使用 FF作为校验 ） $CMD,SET,PORT,COM1,115200*FF3.2.4设置基准站坐标： SETBASESTATIO命N令表 11 设置设
17、备基站坐标CMD 消息协议头SETBASESTATION设置基准站34.1966004基准站纬度108.8551924基准站经度394.98基准站高度校验 （为使用户输入方便， 使用 FF作为校验 ） $CMD, SETBASESTATION, 34.1966004,108.8551924, 394.98*FF3.2.5获取基准站坐标： GETBASESTATIO命N令 表 12 获取设备基站坐标GETBASESTATION获取基准站 $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Bad,Command错误命令Config,OK设置成
18、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
