车载组合导航系统

车载组合导航系统(CarIntegratedNavigationSystem)GI-100用户手册V1.6上海航姿测控科技有限公司2016年12月15日1系统介绍.....................................................................................................11.1产品概述................................................................................................11.2产品特点................................................................................................11.3产品优点................................................................................................11.4产品应用................................................................................................22设计原理....................................................................................................23电器特性.....................................................................................................43.1极大值参数..............................................................................................43.2电器特性................................................................................................44性能指标.....................................................................................................55机械尺寸与引脚定义........................................................................................65.1机械尺寸................................................................................................65.2引脚定义................................................................................................76推荐电路....................................................................................................86.1推荐PCB封装..........................................................................................86.2推荐参考电路...........................................................................................87坐标系和安装方位..........................................................................................97.1坐标系...................................................................................................97.2安装方位...............................................................................................98使用说明...................................................................................................108.1传感标定..............................................................................................108.2通信接口..............................................................................................108.3通信频率..............................................................................................108.4通信协议.............................................................................................108.5控制命令.............................................................................................119注意事项...................................................................................................1210固件升级.................................................................................................1310.1winxp系统.......................................................................错误!未定义书签。10.2win7系统........................................................................错误!未定义书签。附录：........................................................................................................151GPGGA...................................................................................................152GPRMC..................................................................................................163GPATT....................................................................................................171系统介绍1.1产品概述GI-100是一款高性能的面向车载导航领域的车载组合导航系统，系统包含高性能的同时支持北斗和GPS的卫星接收机芯片、三轴陀螺仪、三轴加速度等；通过在线的自适应组合导航算法，GI-100提供实时高精度的车辆定位、测速和测姿信息，在GNSS系统的信号精度降低甚至丢失卫星信号时，不借助里程计信息，GI-100利用纯惯性导航技术，也可在较长时间内单独对汽车载体进行高精度定位、测速和测姿。图1.GI-1001.2产品特点元件选型：高性能三轴陀螺仪和三轴加速度计；误差补偿：完成正交误差/温度漂移等误差补偿；唯一防盗：每个产品标定参数均不一致防盗版；物理尺寸：紧凑模块化设计可节省用户产品空间；通信协议：即插即用的标准通信协议NEMA0183；工程安装：无安装角度要求方便用户车载安装；亚米级：支持RTCM2.3协议/复杂环境亚米级导航；1.3产品优点陀螺漂移：消除陀螺漂移获高精度姿态航向信息；加速噪声：消除震动加速度获高精度速度信息；零速修正：零速修正算法可防止导航数据漂移；软件算法：基于自适应的扩展卡尔曼滤波算法；智能识别：识别并隔离有较大误差的GNSS数据；摆脱里程计：利用纯惯性导航实现高精度定位；导航技术：组合导航和纯惯导航技术自主切换；1.4产品应用车辆高精度导航公交车智能交通车辆远程监控2设计原理图2.设计原理图卫星导航系统：卫星导航系统具有实现全球、全天候、高精度的导航等优点；但卫星导航系统容易收到周围环境的影响，例如树木楼房等，造成多路径效应，使得定位结果精度降低甚至丢失，尤其是在隧道等室内环境中，卫星导航系统基本无法使用。另外，即使在空旷的环境下，当载体速度非常低时，卫星导航系统获得载体方位信息（航向角）也会产生较大误差。惯性导航系统:惯性导航是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标中，就能够得到在导航坐标中的速度、偏航角和位置等信息，同时可以获得载体的载体信息。但惯性导航系统由于陀螺仪零点漂移严重，车辆震动等因素，致使无法通过直接积分加速度获得高精度的方位和速度等信息，即现有的微惯性导航系统很难长时间独立工作。组合导航系统：卫星/惯性组合导航充分利用惯性导航系统和卫星导航系统优点，基于最优估计算法—卡尔曼滤波算法融合两种导航算法，获得最优的导航结果；尤其是当卫星导航系统无法工作时，利用惯性导航系统使得导航系统继续工作，保证导航系统的正常工作，提高了系统的稳定性和可靠性。摆脱里程计常规车载导航系统往往依靠里程计和陀螺仪的DR方案，实现汽车复杂环境下的高精度导航定位，里程计信号对于很多汽车后装市场而言，连接非常复杂，而且涉及汽车安全问题。经过多年的研发，在GNSS系统的信号精度降低甚至丢失卫星信号时，GI-100系统完全摆脱了对里程计依赖，仅仅利用纯惯性导航技术，也可在较长时间内单独对汽车载体进行高精度定位、测速和测姿，与市场上现有的相关产品相比，性能得到了较大地提升。当然，GI-100系统可以连接里程计信号，将会获得更好的性能指标。车辆姿态角GI-100导航系统利用多年对MEMS惯性器件的研究经验，通过自适应滤波算法实现了对陀螺仪漂移和加速度震动信号的滤波，并进一步可以获得高精度的姿态信息，从而可以满足坡道检测等车辆监控和导航应用的各种需求。GI导航系统GI-100导航系统提出了卫星导航精度的智能识别算法，基于组合导航提供的高精度导航信息，对卫星导航的定位精度进行识别，如果卫星导航精度较好，则进行组合导航，一旦发现卫星导航信号非常差甚至丢失信号，则进行纯惯性导航，总之，GI-100