无源北斗模块使用说明书.doc

无源北斗模块（V03版）使用说明书北京中兴蓝鼎科技有限公司1 产品概述本产品基于我国“北斗一号”系统，通过无源方式实现定位、授时功能。产品主要面向导航定位定位用户以及通信、移动电视、网络、电力等需要高精度时间同步应用的场合。本产品采用软件无线电架构，内部采用6通道相关器。本产品可通过外部输入高程，自主定位并授时；也可直接输入坐标值进行直接授时。高程值可以通过气压高度计或者高度表等获得，按照协议组帧后通过串口输入。本产品的射频通道能够适应多个天线厂家的北斗天线（根据实际使用的天线线缆长度选择不同增益的天线和前端LNA，推荐配置见本说明书后的相关说明条款）。本公司新版无源北斗定位/授时模块采用一体化设计，兼有定位/授时两种应用模式，具体见相关协议说明。2 功能及技术指标信号特性接收通道：6 接收灵敏度：-157.6dBW首次定位时间冷启动首捕时间：2s 失锁重捕时间：1s 自动定位时间：小于3分钟数据接口射频接口： SMA-KWHD/MCX定位数据更新率：1Hz精 度定位精度：北纬15内300m；其余纬度区域100m(输入海拔高度误差20米内)；授时1PPS 精度：误差小于100ns（用户当前位置精确度小于10米），其他情况下时刻误差为300ns，无准确位置输入情况下自动授时误差小于2ms。 1PPS特性：脉冲宽度10ms ，上升沿与 UTC 整秒时刻对齐动态性能分为静态授时型和动态授时型两种类型，动态授时型，支持动态性能为800米/秒。物理特性外形尺寸：90*60*14mm重量：90 克工作温度：-40 +70 储存温度：-55 +85 可 靠 性平均无故障工作时间：MTBF：50000h电气指标输入电压（直流）：5V0.5V（100mV 波纹）功 耗：2.0瓦接口特性：采用RS232接口，固定波特率。保护功能：天线防短路保护功能；电源过压、反接保护功能。3 产品配套表序号名称数量备注1WYBD OEM模块12测试线/转接线13测试软件1光盘内4使用说明书1光盘内5保修卡14 测试使用首先按照附录一的接口定义和连接示意图进行连接。连接方式如下图：室外天线直流电源测试计算机WYBD OEM模块图1 测试连接图在上位机运行WYBD测试软件.exe进行相关协议的测试。运行后进入下图所示界面，然后选择端口，点击“打开串口”按钮，如果正常将自动弹出输出信息显示对话框。图2板卡默认工作模式为自动授时模式，此模式为定位判决方差授时三个阶段。如果长时间不收星或者星数不够，或者定位超差，将给出异常的状态指示（见附件协议说明）。图3如果要进入定位模式，点击“定位模式”按钮，在此对话框输入当前位置高程，则测试软件将以1Hz的频度连续向模块发送高程信息，如果要改变当前高程，应重新点击“定位模式”按钮改变高程并输入。通过用户程序或者串口调试工具进行动态连续定位（高程连续变化）。此功能添加主要是为了动态演示定位功能。只有可用卫星数大于0时，授时信息才有效；只有状态为P时，定位结果才有效，其余情形下为无效值。图4定点授时模式，主要是当前锁定星数量不够，又要进行高精度授时，此时点击“定点授时模式”按钮，将弹出如下对话框：图5输入当前的经纬度及时间信息，即可初始化接收机，此初始化值将存入FLASH，断电保存。初始化的时间信息在正常锁定卫星后将被卫星授时时间更新。对于“设置零值”和“查询初始化信息”点击后分别弹出设置零值对话框，返回初始化信息对话框。图6设置波特率点击相应按钮，设置成功后返回对应的设置帧“$CPMC”。设置在下次开机后生效。查询也返回同样的帧。图75 相关说明a本模块可根据用户的具体使用需求，增加或修改输出协议内容。b本模块有一个对外用户串口。c本模块默认的坐标系统为WGS-84，便于与GPS定位结果进行比对或者数据融合解算。d本模块天线输入端插座内导体馈电为+5V直流。需要的外部天线推荐配置为：（以电缆线长20米（普通SYV-50-2电缆）配置为例）北斗接收天线的主要技术指标l 工作频率：2491.754.08MHzl 天线极化方式：右旋圆极化l 圆极化轴比：2l 电压驻波比：-1dB北斗低噪声放大器l 频率范围：2491.755MHzl 增益：3235dBl 增益平坦度：0.5dBl 噪声系数：1.8dBl 输入电压驻波比：1.8：1（50）l 输出电压驻波比：1.8：1（50）l 带外抑制： 50dB (fo100MHz处)65dB (f=1615MHz处)（附近有北斗发射天线的情况）l 1dB压缩点输出功率： 0dBm附录一 接口定义及测试连接图管脚名称描述12地电源地34电源电压5V；电流峰值450mA，标称值400mA（不含天馈）5-6厂家保留78地信号地9串口1接收异步串行数据输入，RS-232 电平用于接收对OEM 模块的初始化信息和配置信息10串口1发射异步串行数据输出，RS-232 电平用于时间和定位结果的输出11地信号地12秒脉冲1pps上升沿与UTC秒同步，TTL电平，脉冲宽度10毫秒1330厂家保留下图是WYBD OEM模块与计算机串口连接的示意图。9针串口接头（上位机）WYBD定位授时模块直流电源+5V电源正+5V电源地 5脚GND 3脚OUT 2脚IN 10脚发 9脚收 8脚GND附图1 OEM模块与串口连接示意图附录二 接口协议所有语句均以“$”开头，指令为ASCII码表示。指令名称采用四个ASCII码字符，与“$”一起共五个字符。长度表示从“$”到校验和（含校验和）的数据总字节数。“校验和”是指从$起到校验和前一字节按字节异或的结果。串口默认设置为9600-N-8-1。所有数据类型（帧长LL除外）包括单精度浮点、整型及短整型均为低位在前。例：“0.5（浮点）”表示为“00 00 20 40”；整型的“100”表示为“64 00 00 00”。1输入部分即由外部设备通过串口向WYBD定位/授时模块输入的协议约定。1.1模块初始化信息（$ CPMI）本语句用于为无源北斗模块提供初始位置和时间信息。便于快速捕获和高精度授时（位置达到相应精度要求，见技术指标说明注释）。初始化信息将被保存在非易失性存储器中，下次加电时将会自动生效。向模块发送$CPMI命令会返回同样内容的$CPMI语句。$ CPMILLllllbbbbhhhhYYMDhmsC位置符号意义范围$起始标志1-4CPMI帧头5-6LL帧长=0x1B7-10llll本地经度坐标值单精度浮点11-14bbbb本地纬度坐标值单精度浮点15-18hhhh本地高程值单精度浮点19-20YY年（当前时刻）（2007）21M月（当前时刻）11222D日（当前时刻）13123h时（当前时刻）05924m分（当前时刻）05925s秒（当前时刻）05926C校验1.2查询初始化信息（$CPQI） $CPQILLC位置符号意义范围$起始标志1-4CPQI帧头5-6LL帧长=0x087C校验发送此条成功后返回上次设置的$CPMI语句，不成功没有响应。1.3 高程输入（$CPMH）$CPMHLLhhhhC位置符号意义范围$起始标志1-4CPMH帧头5-6LL帧长=0x0C 7-10hhhh高程值单精度浮点11C校验本语句可以为模块提供海拔高度信息，相对于平均海平面的海拔高度（-100.018000.0 米），单位米。此语句也是启动动态定位的开关，连续动态定位必须有持续的高程输入，频率默认为1Hz。1.4零值设置（$CPMZ）$CPMZLL0000C位置符号意义范围$起始标志1-4CPMZ帧头5-6LL帧长=0x0C7-100000零值整型11C校验分化值为纳秒。1.5串口波特率设置（$CPMC）位置符号意义范围$起始标志1-4CPMC帧头5-6LL帧长=0x097s波特率1-1200；2-2400；3-4800；4-9600；5-19200；6-38400；7-1152008C校验设置成功后返回$CPMC设备波特率信息。新的设置只有在重新开机后才被应用。2 输出语句$CPAL输出位置，时间，状态等信息。$ CPALLLYYMDhmsttttXXXXYYYYZZZZllllbbbbhhhhSs11112222.9999C位置符号意义范围$起始标志1-4CPAL帧头5-6LL帧长=0x51固定帧长7-8YY年（2007）短整型9M月11210D日13111h时05912m分05913s秒05914-17tttt毫秒单精度浮点18-21XXXX直角坐标X(m)单精度浮点22-25YYYY直角坐标Y(m)单精度浮点26-29ZZZZ直角坐标Z(m)单精度浮点30-33llll纬度，单位度单精度浮点34-37bbbb经度，单位度单精度浮点38-41hhhh高度，单位米单精度浮点42S状态P/T/X/W/C43s卫星数1-344-471111卫星1俯仰角，单位度单精度浮点48-512222卫星1方位角，单位度单精度浮点52-553333卫星1信噪比单精度浮点56-594444卫星2俯仰角，单位度单精度浮点60-635555卫星2方位角，单位度单精度浮点64-676666卫星2信噪比单精度浮点68-717777卫星3俯仰角，单位度单精度浮点72-758888卫星3方位角，单位度单精度浮点76-799999卫星3信噪比单精度浮点80C校验此条自动按1次/秒频率输出其中卫星状态定义：P：动态定位兼授时，启动标志为外部输入高程值，连续定位需连续输入；只有此状态下的定位结果有效，此状态为定位结果有效性标志。T：定点授时状态。分两种情况：一种是用户输入当前位置准确坐标直接进入此状态，一种是通过自动授时模式（此模式为模块默认工作模式）获得准确位置坐标（连续定位推算均方差，判断满足精度阈值门槛）后进入此状态。C：定位结果超差（方差超差）；X：卫星数目不够，长时间处于此状态且五外部高程输入，程序转入待机告警状态，直至手动输入当前位置信息或者输入高度启动定位模式后结束。此状态下的定位结果为无效值。W：模块无法收星，此时定位授时信息无效。其中卫星信噪比定义：范围为30.0-45.0（单位dB）30.0表示未收到信号，31.0及31.0以上即表示收到信号，并实现正常锁定。3秒脉冲PPS 输出当WY