Vectorpro关键技术说明指导书.doc

VECTOR PRO技术说明书

北京创宇星通科技
3月

VECTOR PRO技术说明
－实现GPS定位定向

VECTOR能够提供可靠，高更新率位置信息和指向信息是依靠以下方法：VECTOR使用了两个高性能GPS模块和两个多路径抑制天线来处理GPS信号，其中一对GPS模块和天线被指定为主GPS，另外一对被指定为辅GPS。位置结算是参考主GPS天线相位中心位置，方位信息是参考由主GPS天线相位中心和辅GPS天线相位中心组成基线。
VECTOR外壳上方方向箭头是用于指示解算出指向（当VECTOR安装方向平行于载体首尾连线），这个箭头在辅GPS天线上方。

移动RTK基准站RTK
VECTOR内部GPS模块利用L1频段C/A码和载波相位数据解算主GPS天线和辅GPS天线位置关系，能够达成厘米以内精度。利用RTK技术，计算辅GPS天线位置方法是遵从于主GPS天线位置，当主GPS天线是移动，通常被看作移动基准站RTK。（moving base station Real-Time Kinematic）。
在移动基准站RTK算法当中，VECTOR预先强制辅GPS天线是在距离主GPS天线半径为0.5米圆内，从而提升了辅天线和主天线相对位置精度。

辅助传感器
缩短解算时间：VECTOR除了二组GPS模块外，还包含了一组陀螺、磁罗经、倾斜传感器。她们发挥不一样作用使RTK初始化过程愈加快、更可靠。
提供方位备份：在丢失GPS信号期间，VECTOR能够依靠陀螺和磁罗经提供指向数据。

安装之前您需要了解：
1． VECTOR安装位置将直接影响接收效果，位置和指向精度。应该尽可能远离其它电子设备和天线（尤其是视频天线）。值得注意是：位置解算是依据VECTOR主GPS天线相位中心位置，即中心线上，距离尾部5.7CM位置。
2． 选择VECTOR安装位置时还要考虑适合接收广播信号，不要安装在凹陷地方，尽可能高于其它平面。
3． 选择适合您安装方法：固定式底座或支杆式底座。通常固定式底座更适于调整和拆卸设备。
4． 输入电压确保在8至40VDC。
5． VECTOR应水平安装，只有这么才能最好实现角度传感器辅助功效。
6． 能够设置指向修正，默认设置为无修正。
7． 能够设置NMEA语句输出，默认设置为：串口A和B一秒输出一次GGA，VTG，GSV，ZDA，HDT，ROT。
8． 能够设置所需要波特率，默认设置为：串口A和B为19200。
9． 能够设置所需辅助传感器。默认设置为：角度传感器有效，陀螺和磁罗经无效，假如设置磁罗经有效，需要在初始化以后。
10． 能够设置预期差分模式，SBAS，信标或外部差分。默认设置为SBAS。
11． 能够提供二维姿态，摇摆或俯仰，默认设置为俯仰。
12． 能够设置姿态修正，默认设置为无效。
13． 设置为水平（不需要摇摆和俯仰）将显著缩短VECTOR开启和重捕时间。

设备安装
VECTOR基础安装方向有两种。第一个是最普遍方法，外壳表面箭头方向和轴线平行，VECTOR输出指向和俯仰数据。第二种方法是，垂直和轴线安装，输出指向和摇摆数据，能够设置＋90度或－90度方位角修正得到正确方位角。
VECTOR安装方法也有两种。第一个使用固定式底座安装，第二种使用支杆式底座安装，用户能够依据安装条件、要求选择适宜安装方法。下面以固定式底座安装为例，针对具体安装过程进行说明：

1． 选择安装位置
尽可能远离通讯天线、发电机、电缆等可能造成电磁干扰设备；尽可能高安装，确保设备平面仰角15度以上天空没有遮挡物。确定安装位置后，依据底座上四个安装孔，在安装平台上标识并钻孔。安装过程中，注意测定修正量，包含：基线和轴线夹角、距离，主天线相位中心和定位原点距离等。

2． 安装电缆和底座
将电缆从底座中央孔内穿出（以下面所表示），使接口吻合，扣入并旋紧接头。使用自带6枚螺钉和改锥头将底座和主机固定在一起。步骤以下图所表示：

3． 校准VECTOR安装基线
能够经过VECTOR表面中部照门和边缘准星校准安装基线。瞄按时正确视野图

4． 固定VECTOR
用螺钉经过底座上四个安装孔，将VECTOR固定在已经钻好孔安装平台上。

5． 布设电缆
电源、数据电缆长度为15米，在铺设过程中应注意：不要接触在过热表面，不要接触腐蚀物，不要过分拉伸、扭曲，挤硏。能够考虑使用保护套管布设。

6． 接口加工
电源、数据电缆用户一端出厂为散线，用户能够依据需要进行加工。假如不需要15米长度能够剪短后后加工接口，不会影响使用效果。也能够依据需要延长电缆，延长电缆应注意接口处密封，而且考虑信号和电压衰减，RS－422接口相对RS－232接口能够拖动更长电缆。
电源、数据电缆中共有15条散线，除一条RF屏蔽线外，其它14条两两一组，定义以下：

定义
连接
红－黑
红：电源输入，8到40 VDC
电源插头管脚1a
黑：电源地线
电源插头管脚2b
兰－黑
兰：主GPSRS-232串口A发射
DB9 PORTA 2
黑：主GPSRS-232串口A接收
DB9 PORTA 3
白－黑
白：主GPSRS-232串口B发射
空闲
黑：信号地线
DB9 PORTA 5，RS-422信号地线
绿－黑
绿：主GPSRS-422＋串口A发射
外接设备RS-422＋输入
黑：主GPSRS-422—串口A发射
外接设备RS-422－输入
棕－黑
棕：辅GPSRS-232串口A发射
空闲
黑：辅GPSRS-232串口A接收
空闲
黄－黑
黄：主GPSRS-422＋串口B发射
空闲
黑：主GPSRS-422—串口B发射
空闲
橙－黑
橙：1PPS＋
空闲
黑：1PPS－
空闲
裸金属线
RF屏蔽
空闲

串口设置
用户能够依据需要设置主GPS串口A和串口B输出。对于串口A输出语句、数据更新率、波特率设置能够和对于串口B设置一致，或不一致。比如，串口A设置为9600，1Hz，GGA，VTG，GSV和HDT；串口B设置为19200，10Hz，HDT。
同一串口RS-232和RS-422接口能够同时输出，输出语句和数据更新率是一致。假如需要，能够（只能）经过RS-232将RS-422设置为其它波特率。
默认串口设置为：

波特率
数据位
奇偶校验
停止位
接口
主GPS串口A
19200
8
无
1
RS-232输入和输出
主GPS串口B
19200
8
无
1
RS-232输出
辅GPS串口A
19200
8
无
1
RS-232输入和输出
主GPS串口A
19200
8
无
1
RS-422输出
主GPS串口B
19200
8
无
1
RS-422输出
可选波特率为：4800，9600，19200，38400
默认输出NMEA语句为：

NMEA语句
数据更新率
主GPS串口A
GGA, GSV, VTG, ZDA, HDT, ROT
1Hz
主GPS串口B
GGA, GSV, VTG, ZDA, HDT, ROT
1Hz
辅GPS串口A
无
无

经过计算机对VECTOR串口设置方法以下：
1． 将VECTOR接出DB9串口A和计算机串口相连接，设置计算机串口为19200，N，8，1，建立连接。
2． 修改波特率：
$JBAUD,r[,OTHER] <CR><LF>
其中“r”表示波特率；[,OTHER]为设置所指定串口，空白时为设置目前串口
3． 设置输出NMEA语句
$JASC,msg,r[,OTHER]<CR><LF>
其中“msg”和“r”表示见下表；[,OTHER]为设置所指定串口，空白时为设置目前串口
msg
r（Hz）
描述（其中$XXXXX为语句名，*cc为校验和）
GPGGA
5，
1，
0，
0.2
$GPGGA,hhmmss.ss,ddmm.mmmm,s,dddmm.mmmm,s,n,qq,pp.p,s，aaaaa.aa,M,±xxxx.xx,M,sss,aaaa*cc<CR><LF>
hhmmss.ss UTC时分秒.秒秒
ddmm.mmmmm 度分.分
s 纬度，N＝北；S＝南
dddmm.mmmmm 度分.分
s 经度，E＝东；W＝西
n 定位品质，0＝不定位；1＝自主定位；2＝差分定位；9＝历书推算
qq 定位结算用到卫星数
pp.p HDOP＝0.0到9.9
saaaaa.aa 海拔高度
M 高度单位，米
±xxxx.xx 椭球高度
M 单位，米
sss 差分修正寿命，秒
aaaa 参考台站ID
GPGLL
5，
1，
0，
0.2
$GPGLL,ddmm.mmmm,s,dddmm.mmmm,s,hhmmss.ss,s,v*cc<CR><LF>
ddmm.mmmmm 度分.分
s 纬度，N＝北；S＝南
dddmm.mmmmm 度分.分
s 经度，E＝东；W＝西
hhmmss.ss UTC时分秒.秒秒
s 目前情况，A＝有效；V＝无效
v 目前模式，A＝自动；D＝差分；E＝估量；M＝手动输入S＝模拟；N＝无效
GPGSA
1，
0
$GPGSA,a,b,cc,dd,ee,ff,gg,hh,ii,jj,kk,mm,nn,oo,p.p,q.q,r.r *cc<CR><LF>
a 卫星取得模式，M＝强制；A＝自动
b 定位模式，1＝无效；2＝2D；3＝3D
cc到oo 卫星信号占用频道，对应12个频道，无效位表示频道空闲
p.p PDOP＝1.0到9.9
q.q HDOP＝1.0到9.9
r.r VDOP＝1.0到9.9
GPGST
1，
0
$GPGST,hhmmss.ss,a.a,b.b,c.c,d.d,e.e,f.f,g.g*cc<CR><LF>
hhmmss.ss UTC时分秒.秒秒
a.a 估量误差，rms
b.b 轴方向标准背离，米
c.c 轴方向标准背离，米
d.d 轴方向误差，度
e.e 纬度标准背离误差，米
f.f 经度标准背离误差，米
g.g 高度标准背离误差，米
GPGSV
1，
0
$GPGSV,t,m,n,ii,ee,aaa,ss,…ii,ee,aaa,ss,*cc<CR><LF>
t 信息总条数
m 第几条
n 可见卫星总数
ii 卫星编号
ee 卫星仰角，0到90度
aaa 卫星方位角（真北方向），0到359度
ss 信噪比＋30dB，0到99
GPRMC
5，
1，
0，
0.2
$GPRMC,hhmmss.ss,a,ddmm.mmm,n,dddmm.mmm,w,z.z,y.y,ddm
myy,d.d,v,w *cc<CR><LF>
hhmmss.ss UTC时分秒.秒秒
a 目前情况，A＝有效；V＝无效
ddmm.mmm 度分.分分分
n 纬度，N＝北；S＝南
dddmm.mmm 度分.分分分
w 经度，E＝东；W＝西
z.z 速度，节
y.y 轨迹，参考真北方向
ddmmyy 公历日、月、年
d.d 磁改变，度
v E＝东；W＝西
w 目前模式，A＝自动；D＝差分；E＝估量；M＝手动输入S＝模拟；N＝无效
GPRRE
1，
0
$GPRRE,n,ii,rr…ii,rr,hhh.h,vvv.v *cc<CR><LF>
n 目前定位结算所用卫星数量
ii 卫星编号
rr 残余量，米
hhh.h 估量水平位置误差，米
vvv.v 估量垂直位置误差，米
GPVTG
5，
1，
0，
0.2
$GPVTG,ttt,c,ttt,c,ggg.gg,u,ggg.gg,u,v*cc<CR><LF>
ttt 真北方向夹角，000到359度
c 真北方向表示，永远为“T”
ttt 磁北方向夹角，000到359度，只有使用磁罗经时才有
c 磁北方向表示，永远为“M”
ggg.gg 速度，000到999节
u 速度单位，永远为“N”，表示海里/小时
ggg.gg 速度，000到999公里/小时
u 速度单位，永远为“K”，表示公里/小时
v 目前模式，A＝自动；D＝差分；E＝估量；M＝手动输入S＝模拟；N＝无效
GPZDA
5，
1，
0，
0.2
$GPZDA, hhmmss.ss,dd, mm,yyyy,xx,yy*cc<CR><LF>
hhmmss.ss 经过GPS定位得到UTC时间
dd 公历日，0到31
mm 公历月，0到12
yyyy 公历年，
xx 当地时区，＋13到－13
yy 当地时区，0到59
HDT
10，
5，
1，
0，
0.2
$HEHDT,x.x,T*cc<CR><LF>
x.x 指向
T 有效
ROT
10，
5，
1，
0，
0.2
$HEROT,x.x,A*cc<CR><LF>
x.x 角度改变率
A 有效
INTLT
1，
0
内置倾角传感器输出数据
HPR
10，
5，
1，
0，
0.2
$PSAT,HPR,time,heading,pitch,roll,*7B<CR><LF>
time GPS时间
heading 指向，度
pitch 仰伏角度，度
roll 摇摆角度，度
4． 修正指向误差
在安装过程中，因为场地限制，ＶＥＣＴＯＲ指向可能会和待测方向不一致，能够经过角度偏移量设置使VECTOR输出方向和待测方向达成一致。另外，假如有条件话，还能够使用高精度陀螺仪校准ＶＥＣＴＯＲ，经过角度偏移量设置，提升定向精度。
命令格式：$JATT，HBIAS，x<CR><LF>
x=－180度到＋180度，默认设置为0度。
范例：VECTOR安装方向和待测基线方向垂直，而且指向左舷，即实测指向为待测基线方向逆时针转90度。修正设置命令为：
$JATT，HBIAS，－90<CR><LF>
5． 设置差分模式
VECTOR支持三种通用差分模式： 由用户建立GPS差分基准站结算差分修正，经过串口输入外部差分数据；接收沿海信标台站发射公共BEACON（SBX）差分数据；和接收WASS（SBAS）差分信号。用户依据差分类别设置查分模式。
命令格式：$JDIFF，diff<CR><LF> 默认差分模式为WASS
diff＝OTHER 使用经过串口输入外部差分；
BEACON 使用内部信标接收机接收到信标差分；
WAAS 使用内部WAAS接收通道接收到广域差分；
NONE 不指定差分起源。
以用户接收信标差分为例，设置命令为：
$JDIFF，BEACON<CR><LF>
VECTOR采取了专利COAST技术，延长了差分数据有效时限。这种技术能够确保在丢失差分后，30到40分钟内定位精度仍然靠近差分精度要求，不会出现定位数据跳跃式偏移。用户能够合理设置差分数据有效时限。假如时限过长也有可能确保不了差分定位精度。
命令格式：$JAGE，age<CR><LF> 默认值为1800秒
age＝6到8100秒
6． 保留用户设置
命令格式：$JSAVE<CR><LF>
每次修改VECTOR设置后，请发送此命令，保留所修改设置，确保从新上电使用用户设置。
7． 其它设置命令格式及数据格式
VECTOR提供了很全方面设置命令和数据格式，在此不一一列举，用户假如想了解更全方面说明请阅读《VECTOR技术手册》。

北京创宇星通科技
3月