Vectorpro技术说明书

Vectorpro技术说明书
Vectorpro技术说明书
VECTOR PRO技术说明书
北京创宇星通科技有限公司
2005年3月
VECTOR PRO技术说明
－实现GPS定位定向
VECTOR能够提供可靠的，高更新率的位置信息和指向信息是依靠以下的方式：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天线的相位中心位置，方位信息是参考由主GPS天线相位中心和辅GPS天线相位中心组成的基线。

VECTOR外壳上方的方向箭头是用于指示解算出的指向（当VECTOR的安装方向平行于载体的首尾连线），这个箭头位于辅GPS天线的上方。

移动RTK基准站RTK
VECTOR内部的GPS模块利用L1频段的
C/A码和载波相位数据解算主GPS天线和辅GPS 天线的位置关系，可以达到厘米以内精度。

利用RTK技术，计算辅GPS天线位置的方法是遵从于主GPS天线位置，当主GPS天线是移动的，通常
被看作移动基准站RTK。

（moving base station Real-Time Kinematic）。

在移动基准站RTK的算法当中，VECTOR 预先强制辅GPS天线是在距离主GPS天线半径为0.5米的圆内，从而提高了辅天线与主天线的相对位置精度。

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。

他们发挥不同的作用使RTK的初始化过程更快、更可靠。

提供方位备份：在丢失GPS信号期间，VECTOR可以依靠陀螺和磁罗经提供指向数据。

安装之前您需要了解的：
1．VECTOR的安装位置将直接影响接收的
效果，位置和指向的精度。

应该尽量远离其
他电子设备和天线（尤其是视频天线）。

值
得注意的是：位置解算是依照VECTOR主
GPS天线的相位中心位置，即中心线上，距
离尾部5.7CM的位置。

2．选择VECTOR的安装位置时还要考虑适合接收广播信号，不要安装在凹陷的地方，尽量高于其他平面。

3．选择适合您的安装方式：固定式底座或者支杆式底座。

一般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，只有这样才能最好的实现角度传感器的辅助功能。

6．可以设置指向的修正，默认设置为无修正。

7．可以设置NMEA语句的输出，默认设置为：串口A和B一秒输出一次GGA，VTG，GSV，ZDA，HDT，ROT。

8．可以设置所需要的波特率，默认设置为：串口A和B为19200。

9．可以设置所需的辅助传感器。

默认设置为：角度传感器有效，陀螺和磁罗经无效，如果设置磁罗经有效，需要在初始化以后。

10．可以设置预期的差分模式，SBAS，信标或者外部差分。

默认设置为SBAS。

11．可以提供二维的姿态，摇摆或者俯仰，默认设置为俯仰。

12．可以设置姿态修正，默认设置为无效的。

13．设置为水平（不需要摇摆和俯仰）将明显的缩短VECTOR启动和重捕的时间。

设备的安装
VECTOR的基本的安装方向有两种。

第一种是最普遍的方式，外壳表面箭头方向与轴线平行，VECTOR输出的指向和俯仰数据。

第二种方式是，垂直与轴线安装，输出的指向和摇摆数据，可以设置＋90度或者－90度的方位角修正得到正确的方位角。

VECTOR的安装方式也有两种。

第一种使用固定式底座安装，第二种使用支杆式底座安装，用户可以根据安装条件、要求选择合适的安装方式。

下面以固定式底座安装为例，针对具体的安装过程进行说明：
1．选择安装位置
尽量远离通讯天线、发电机、电缆等可能造成电磁干扰的设备；尽量高的安装，保证设备平
面仰角15度以上的天空没有遮挡物。

确定安装位置后，根据底座上的四个安装孔，在安装平台上标记并钻孔。

安装过程中，注意测定修正量，包括：基线与轴线的夹角、距离，主天线相位中心与定位原点的距离等。

2．安装电缆和底座
将电缆从底座中央的孔内穿出（如下面所示），使接口吻合，扣入并旋紧接头。

使用自带的6枚螺钉和改锥头将底座和主机固定在一起。

步骤如下图所示：
3．校准VECTOR的安装基线
可以通过VECTOR表面中部的照门和边缘的准星校准安装基线。

瞄准时正确的视野如图
4．固定VECTOR
用螺钉通过底座上的四个安装孔，将VECTOR固定在已经钻好孔的安装平台上。

5．布设电缆
电源、数据电缆长度为15米，在铺设的过程中应注意：不要接触在过热的表面，不要接触腐蚀物，不要过分拉伸、扭曲，挤硏。

可以考虑使用保护套管布设。

6．接口加工
电源、数据电缆的用户一端出厂为散线，用户可以根据需要进行加工。

如果不需要15米的长度可以剪短后后加工接口，不会影响使用效果。

也可以根据需要延长电缆，延长电缆应注意接口处的密封，并且考虑信号和电压的衰减，RS－422接口相对RS－232接口可以拖动更长的电缆。

电源、数据电缆中共有15条散线，除一条RF屏蔽线外，其余14条两两一组，定义如下：
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GPS的RS-232
串口A的发射
DB9 PORTA 2
黑：主GPS的RS-232
串口A的接收
DB9 PORTA 3
白－黑白：主GPS的RS-232
串口B的发射
空闲
黑：信号地线DB9 PORTA 5，
RS-422的信号地线
绿－黑绿：主GPS的RS-422
＋串口A的发射
外接设备的RS-422
＋的输入
黑：主GPS的RS-422
—串口A的发射
外接设备的RS-422
－的输入
棕－黑棕：辅GPS的RS-232
串口A的发射
空闲
黑：辅GPS的RS-232
串口A的接收
空闲
黄－黑黄：主GPS的RS-422
＋串口B的发射
空闲
黑：主GPS的RS-422
—串口B的发射
空闲
橙－橙：1PPS＋空闲
黑黑：1PPS－空闲
裸金
属线
RF屏蔽空闲
串口的设置
用户可以根据需要设置主GPS的串口A和串口B的输出。

对于串口A输出的语句、数据更新率、波特率的设置可以与对于串口B的设置一致，或者不一致。

例如，串口A设置为9600，1Hz，GGA，VTG，GSV和HDT；串口B设置为19200，10Hz，HDT。

同一串口的RS-232和RS-422接口可以同时输出，输出的语句和数据更新率是一致的。

如果需要，可以（只能）通过RS-232将RS-422设置为其它的波特率。

默认的串口设置为：
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GPS19200 8 无 1 RS-232输出
串口B
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 默认输出的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
通过计算机对VECTOR的串口设置方法如下：
1．将VECTOR接出的DB9串口A 与计算机的串口相连接，设置计算机的串
口为19200，N，8，1，建立连接。

2．修改波特率：
$JBAUD,r[,OTHER] <CR><LF>
其中“r”表示波特率；[,OTHER]为设置所指定的串口，空白时为设置当前串口
3．设置输出的NMEA语句$JASC,msg,r[,OTHER]<CR><LF>
其中“msg”和“r”表示见下表；[,OTHER]为设置所指定的串口，空白时为设置当前串口
msg r
（Hz
）描述（其中$XXXXX为语句名，*cc为校
验和）
GPG GA 5，
1，
0，
0.2
$GPGGA,hhmmss.ss,ddmm.mmmm,s,ddd
mm.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 定位结算用到的卫星数
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
GPG LL 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 当前状况，A＝有效；V＝无效
v 当前模式，A＝自动；D＝差分；E
＝估计；M＝手动输入S＝模拟；N＝无
效
GPG SA 1，
$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 卫星获得模式，M＝强制；A＝自动
b 定位模式，1＝无效；2＝2D；3＝3D cc到oo 卫星信号占用的频道，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
GPG ST 1，
$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 估计误差，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
GPG SV 1，
$GPGSV,t,m,n,ii,ee,aaa,ss,…ii,e
e,aaa,ss,*cc<CR><LF>
t 信息的总条数
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
GPR MC 5，
1，
0，
0.2
$GPRMC,hhmmss.ss,a,ddmm.mmm,n,dd
dmm.mmm,w,z.z,y.y,ddm
myy,d.d,v,w *cc<CR><LF>
hhmmss.ss UTC时分秒.秒秒
a 当前状况，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 磁变化，度
v E＝东；W＝西
w 当前模式，A＝自动；D＝差分；E
＝估计；M＝手动输入S＝模拟；N＝无
效
GPR RE 1，
$GPRRE,n,ii,rr…ii,rr,hhh.h,vvv.
v *cc<CR><LF>
n 当前定位结算所用的卫星数量
ii 卫星编号
rr 残存量，米
hhh.h 估计水平位置误差，米
vvv.v 估计垂直位置误差，米
GPV TG 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 当前模式，A＝自动；D＝差分；E
＝估计；M＝手动输入S＝模拟；N＝无效
GPZ DA 5，
1，
0，
0.2
$GPZDA, hhmmss.ss,dd,
mm,yyyy,xx,yy*cc<CR><LF>
hhmmss.ss 通过GPS定位得到的的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 有效的
ROT 10，
5，
1，
0，
0.2 $HEROT,x.x,A*cc<CR><LF> x.x 角度变化率
A 有效的
INT1，内置倾角传感器输出数据
LT 0
HPR 10，
5，
1，
0，
0.2 $PSAT,HPR,time,heading,pitch,rol l,*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，由于场地限制，ＶＥＣＴＯＲ的指向可能会与待测方向不一致，可以通过角度偏移量设置使VECTOR输出的方向与待测方向达成一致。

另外，如果有条件的话，还可以使用高精度的陀螺仪校准ＶＥＣＴＯＲ，通过角度偏移量设置，提高定向精度。

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的安装方向与待测基线方向垂直，并且指向左舷，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支持三种通用的差分模式：由用户
建立的GPS差分基准站结算差分修正，通过串口输入的外部差分数据；接收沿海信标台站发射的公共BEACON（SBX）差分数据；以及接收WASS（SBAS）差分信号。

用户根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 使用通过串口输入的外部差分；
BEACON 使用内部信标接收机接收到的信标差分；
WAAS 使用内部WAAS接收通道接收到的广域差分；
NONE 不指定差分来源。

以用户接收信标差分为例，设置命令为：
$JDIFF，BEACON<CR><LF>
VECTOR采用了专利的COAST技术，延长了差分数据有效的时限。

这种技术可以保证在丢失差分后，30到40分钟内定位精度依然接近差分的精度要求，不会出现定位数据跳跃式的偏移。

用户可以合理设置差分数据的有效时限。

如
果时限过长也有可能保证不了差分定位的精度。

命令格式：$JAGE，age<CR><LF> 默认值为1800秒
age＝6到8100秒
6．保存用户的设置
命令格式：$JSA VE<CR><LF>
每次修改VECTOR的设置后，请发送此命令，保存所修改的设置，确保从新上电使用用户设置。

7．其他设置命令格式及数据格式VECTOR提供了非常全面的设置命令和数据格式，在此不一一列举，用户如果想了解更全面的说明请阅读《VECTOR技术手册》。

北京创宇星通科技有限公司
2005年3月。