Garmin15-GPS接收模块.pdf
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1、 北京合众思壮科技有限责任公司 北京合众思壮科技有限责任公司 GARMIN GPS OEM产品说明书产品说明书 技术部 技术部 2目录目录 1 产品概述.4 2 技术指标.5 2.1 物理指标.5 2.2 电气指标.5 2.3 GPS 指标.6 2.4 接口.6 2.5 环境特性.7 2.6 产品配置.7 3 使用说明.8 3.1 接口说明.8 3.1.1 GPS15 接口.8 3.1.2 GPS15L/H 接口.8 3.1.3 GPS25LVS 接口.8 3.2 接线图.9 4 接口说明.10 4.1 NMEA 0183 输入语句.10 4.1.1 历书信息(GPALM).10 4.1.2
2、接收机初始化信息(PGRMI).11 4.1.3 接收机配置信息(PGRMC).11 4.1.4 附加配置信息(PGRMC1).12 4.1.5 输出语句开关(PGRMO).12 4.1.6 调谐 DGPS 信标接收机(PSLIB).13 4.2 NMEA 0183 输出语句.13 4.2.1 GPS 定位信息(GPGGA).13 4.2.2 当前卫星信息(GPGSA).14 4.2.3 可见卫星信息(GPGSV).14 4.2.4 推荐定位信息(GPRMC).14 4.2.5 地面速度信息(GPVTG).15 4.2.6 定位地理信息(GPGLL).15 4.2.7 估计误差信息(PGRME
3、).15 4.2.8 GPS 定位信息(PGRMF).15 4.2.9 坐标系统信息(PGRMM).16 4.2.10 工作状态信息(PGRMT).16 4.2.11 三维速度信息(PGRMV).17 4.2.12 信标差分信息(PGRMB).17 4.3 波特率的更改.17 4.4 秒脉冲 PPS 输出.17 4.5 接收的 RTCM 数据.18 5 安装尺寸图.19 5.1 GPS15.19 5.2 GPS15L/H.19 35.3 GPS25LVS.20 6 设置软件使用说明.21 6.1 连接端口设置.22 6.2 GPS 接收机工作参数设置.23 6.3 输出语句设置.25 6.4
4、写入或读取设置.26 6.5 查看输出信息.27 附录:.29 附录 A 常见问题解答.29 附录 B 二进制相位数据格式.30 4 1 产品概述产品概述 GARMIN 的 GPS OEM 产品均为 12 通道的 GPS 接收机,也就是同时可以跟踪多达 12颗 GPS 卫星,从而能够快速的定位。GARMIN 的 GPS 接收机功耗非常小,数据更新率为每秒一次,其优良的性能既能够满足陆地导航的灵敏度需求,也能够满足飞行器的动态需求。在设计上,这些 GPS 接收机使用了最新的科技和高水平的电路集成技术,在达到高性能的同时减小了体积和功耗。其中全部的重要元器件,包括 RF/IF 接收机硬件和数字基带
5、部分,都是由 GARMIN 来设计和生产的,以保证其质量和性能。GARMIN 的 GPS 接收机 OEM 板从硬件和软件上都十分易于使用,非常适合做系统集成。最简单的系统,除 GPS 外还要包括外部电源和 GPS 天线。与 GPS 系统的通讯可以通过RS232 或 CMOS 电平的串行口来实现。GPS 接收机 OEM 板中可以将卫星轨道参数、上次定位位置、时间和日期等数据保存在静态存储器,接收机内部有备用电池来为存储器供电。5 2 技术指标技术指标 2.1 物理指标 2.1 物理指标 尺寸:?GPS15:23.88mm42.93mm7.84mm?GPS15L/H:35.56mm45.85mm8
6、.31mm?GPS25LVS:46.48mm69.85mm11.43mm 重量:?GPS15:10 克?GPS15L:14 克?GPS15H:15 克?GPS25LVS:38 克 2.2 电气指标 2.2 电气指标 输入电压(直流):?GPS15:3.3V(50mV 波纹)?GPS15L:3.3V5.4V(100mV 波纹)?GPS15H:8V40V?GPS25LVS:3.6V6V(75mV 波纹)输入电流:?GPS15:峰值 85mA,标称值 80mA?GPS15L:峰值 100mA,标称值 85mA?GPS15H:峰值 60mA,标称值 50mA(8V)峰值 40mA,标称值 33mA(1
7、2V)峰值 15mA,标称值 12mA(40V)?GPS25LVS:峰值 140mA,标称值 120mA 备用电池充电电压(直流):?GPS15/15L/15H:2.8V3.4V?GPS25LVS:4V35V 接收机灵敏度:最小可达-165dBW 62.3 GPS 指标 2.3 GPS 指标 接收机通道:?GPS15:12?GPS15L/H:12(打开秒脉冲后为 11),可接收 WAAS 信号?GPS25LVS:12(打开秒脉冲后为 11)定位时间:?重新捕获:小于 2 秒?热启动:约 15 秒(所有数据已知)?冷启动:约 45 秒(初始位置、时间和历书已知,星历未知)?自动定位:GPS15/
8、15L/15H 5 分钟(历书已知,初始位置和时间未知)GPS25LVS 1.5 分钟?搜索天空:5 分钟(所有数据均未知)更新率:1 秒(GPS15L/H 的 NMEA0183 输出间隔从 1 秒到 900 秒可调)精度:?定位精度:小于 15 米(95%)?速度精度:GPS15/15L/15H 0.05 米/秒 RMS(稳定状态)GPS25LVS 0.2 米/秒 RMS(稳定状态)?差分精度:小于 5 米(95%)?PPS 精度:1 微秒(GPS15 无秒脉冲输出)动态性能:?速度上限:1850 公里/小时?加速度上限:6G?高度上限:18000 米 2.4 接口 2.4 接口 接口特性:
9、?GPS15:CMOS 电平。波特率固定为 4800。?GPS15L/H:RS-232 输出,输入可为 RS-232 或者具有 RS-232 极性的 TTL 电平。可选波特率为 300,600,1200,2400,4800,9600,19200,38400。?GPS25LVS:RS-232 电平。可选波特率为 300,600,1200,2400,4800,9600,19200。串口 1 接口协议:?GPS15:输出:NMEA0183 版本 3.00 的 ASCII 码语句,包括 GPGGA,GPGSA,GPGSV,GPRMC(NMEA 标准语句);PGRME,PGRMM,PGRMT 7(GAR
10、MIN 定义的语句)。输入:初始位置、时间等设置信息。?GPS15L/H:输出:NMEA0183 版本 2.00 或 3.00(可选)的 ASCII 码语句,包括 GPALM,GPGGA,GPGLL,GPGSA,GPGSV,GPRMC,GPVTG(NMEA 标准语句);PGRMB,PGRME,PGRMF,PGRMM,PGRMT,PGRMV(GARMIN 定义的语句)。还可以将串口 1 设置为输出包括 GPS 载波相位数据的二进制数据。输入:初始位置、时间、秒脉冲状态、差分模式、NMEA 输出间隔 等设置信息。?GPS25LVS:输出:NMEA0183 版本 2.00 的 ASCII 码语句,包
11、括 GPALM,GPGGA,GPGSA,GPGSV,GPRMC,GPVTG(NMEA 标准语句);PGRME,PGRMF,PGRMT,PGRMV(GARMIN 定义的语句);LCGLL,LCVTG。输入:初始位置、时间、秒脉冲状态、差分模式、NMEA 输出间隔 等设置信息。串口 2 接口协议:?GPS15L/H:输入:实时差分改正数据(RTCM SC-104 信息类型 1,2,3,7,9)。?GPS25LVS:输出:包括 GPS 载波相位数据的二进制数据。输入:实时差分改正数据(RTCM SC-104 信息类型 1,2,3,9)。秒脉冲 PPS 特性:1Hz,脉宽可调,精度1 微秒(GPS15
12、 无秒脉冲输出)。2.5 环境特性 2.5 环境特性 温度范围:?工作温度:-30 +80?储存温度:-40 +90 2.6 产品配置 2.6 产品配置 标准配置:?GPS OEM 板?排线?GARMIN OEM 设置软件?产品说明书 可选配置:?GPS 天线:G505,BNC 接口?转接线:30 厘米,BNC 转 MCX 8 3 使用说明 3.1 接口说明 3.1.1 GPS15 接口 3 使用说明 3.1 接口说明 3.1.1 GPS15 接口 管脚 名称 描述 1 备用电源 为内部的静态存储器和时钟供电。OEM 板内的电池可以维持大约 21天。输入电压必须为直流+2.8V +3.4 V。
13、2 地 电源地和信号地。3 电源 电压 3.3V;电流峰值 85mA,标称值 80mA。4 数据出 异步串行数据输出。CMOS 电平,提供 NMEA 0183 版本 3.0 的数据。5 数据入 异步串行数据输入。CMOS 电平,最大输入电压范围为 0V3.3。6 射频偏压 为天线供电的外部电压输入。(目前没有开启)3.1.2 GPS15L/H 接口 3.1.2 GPS15L/H 接口 管脚 名称 描述 1 备用电源 为内部的静态存储器和时钟供电。OEM 板内的电池可以维持大约 21天。输入电压必须为直流+2.8V +3.4 V。2 地 电源地和信号地。GPS15L:电压 3.35.4V;电流峰
14、值 100mA,标称值 85mA。3 电源 GPS15H:电压 840V;电流峰值 40mA,标称值 33mA(12V)。4 串口 1(出)异步串行数据输出。RS-232 电平,提供 NMEA 0183 版本 2.0 或 3.0的数据。该口也可以设置为输出相位数据。波特率从 30038400 可选,默认值为 4800。5 串口 1(入)异步串行数据输入。RS-232 电平,最大输入电压范围为-25V+25。该输入口也可以直接与有 RS-232 极性的标准的 3 到 5V 的 CMOS 逻辑电平连接,要求低电压小于 0.6V,高电压大于 2.4V。最小负载阻抗是 500。该口主要用于接收对 OE
15、M 板的初始化信息和配置信息。6 射频偏压 为天线供电的外部电压输入。(目前没有开启)7 秒脉冲 上升沿与 GPS 秒同步,电压升降时间 100ns,阻抗 250。开路输出电压为,低电压 0V,高电压 Vin。高电平持续时间从 20ms980ms可调。接 50负载后输出 450mVp-p 信号。对于在 50%电压点测得的秒脉冲时间,接 50负载后将比空载提前 15ns。8 串口 2(入)接收 RTCM SC-104 版本 2.2 的 GPS 差分信息。3.1.3 GPS25LVS 接口 3.1.3 GPS25LVS 接口 管脚 名称 描述 1 串口 2(出)相位数据输出。92 串口 2(入)接
16、收 RTCM SC-104 版本 2.1 的 GPS 差分信息。3 秒脉冲 上升沿与 GPS 秒同步,电压升降时间 300ns,阻抗 250。开路输出电压为,低电压 0V,高电压 Vin。高电平持续时间从 20ms980ms可调。接 50负载后输出 700mVp-p 信号。对于在 50%电压点测得的秒脉冲时间,接 50负载后将比空载提前 50ns。4 串口 1(出)异步串行数据输出。RS-232 电平,提供 NMEA 0183 版本 2.0 的数据。波特率从 30019200 可选,默认值为 4800。5 串口 1(入)异步串行数据输入。RS-232 电平,最大输入电压范围为-25V+25。该
17、输入口也可以直接与有 RS-232 极性的标准的 3 到 5V 的 CMOS 逻辑电平连接,要求低电压小于 0.8V,高电压大于 2.4V。最大负载阻抗是 4.7K。该口主要用于接收对 OEM 板的初始化信息和配置信息。6 外部关机 激活后将关闭内部整流器,并将供电电流降低到 20 毫安以下。高于2.7V 激活,低于 0.5V 或者不接则不激活。7 备用电源 为内部电池充电。输入电压为直流+4V+35V。8 地 电源地和信号地。9 电源 与 10 脚相连接。10 电源 电压 3.66V。内部有 6.8V 的稳压管和热敏电阻,但出现瞬变电流和过压的现象时,将关闭接收机直到供电恢复正常。11 保留
18、 留待扩展。12 NMEA 提供 CMOS 电平的 NMEA 0183 语句输出,输出与 4 脚相同。3.2 接线图 3.2 接线图 下图是 GPS15 与计算机串口连接的示意图,GPS15L/H 和 GPS25LVS 与其连接方法类似。10 4 接口说明 4 接口说明 GARMIN 的 GPS OEM 板所输出的数据是以美国国家海洋电子协会(National Marine Electronics Association)的 NMEA 0183 ASCII 码接口协议为基础的。该标准的全部定义都在NMEA 0183,Version 3.0 中有说明,请参见 www.nmea.org。对于 GP
19、S15L/H 和 GPS25LVS,串口 2 还可以接收 GPS 的差分改正信息,该信息在RTCM Recommended Standards For Differential Navstar GPS Service,Version 2.2,RTCM Special Committee No.104 中有完整的定义,请参见 www.rtcm.org。此外,OEM 板的输出还包括 GARMIN 定义的某些附加语句。在下面的内容中,我们将详细描述 GPS OEM 板每一条输入输出语句。4.1 NMEA 0183 输入语句 4.1 NMEA 0183 输入语句 本节所介绍的语句是 GPS 接收机可以
20、由串口 1 接收的语句。如果在某一配置语句中有空的区域,就表示对相应的配置参数不做更改。所有的语句必须以来结束,也就是 ASCII 字符“回车”(十六进制的 0D)和“换行”(十六进制的 0A)。最后的校验码*hh是用于做奇偶校验的数据。在通常使用时,它并不是必须的;但是当周围环境中有较强的电磁干扰时,则推荐使用校验码。hh 代表了“$”和“*”之间所有字符的按位异或值(不包括这两个字符)。4.1.1 历书信息(GPALM)4.1.1 历书信息(GPALM)GPALM 语句可以为 GPS 接收机初始化历书信息。在历书信息丢失或者有超过半年没有接收过 GPS 卫星信号时,也可以通过本语句为 GP
21、S 接收机输入历书信息。$GPALM,*hh 从 GPS 接收机中下载历书时 ALM 语句的总句数。当向 GPS 接收机发送历书时,本字段可以为空。本句 ALM 的编号。当向 GPS 接收机发送历书时,本字段可以为空。PRN 码(伪随机噪声码)(0132)GPS 周数 卫星健康状况,每个历书页面的 1724 位。离心率 历书参考时间 倾角 赤经率 半长轴的根 近地点角距 上升点的经度 平均近点角 11 时钟参数 af0 时钟参数 af1 4.1.2 接收机初始化信息(PGRMI)4.1.2 接收机初始化信息(PGRMI)PGRMI 语句可以为 GPS 接收机提供初始化位置和时间的信息,从而帮助
22、捕获 GPS 卫星。接收机收到这条语句后将重新开始搜索卫星。如果该语句中没有错误,接收机将会有一个自动回复。如果接收机检测到该语句中有错误,回复的 PGRMI 语句将为当前值。向 GPS接收机发送 PGRMIE 命令也可以获得当前的 PGRMI 值。$PGRMI,*hh 纬度 ddmm.mmmm(度分)格式(前面的 0 也将被传输)纬度半球 N(北半球)或 S(南半球)经度 dddmm.mmmm(度分)格式(前面的 0 也将被传输)经度半球 E(东经)或 W(西经)UTC 日期,ddmmyy(日月年)格式 UTC 时间,hhmmss(时分秒)格式 接收机命令,A=自动定位,R=机器重新启动 4
23、.1.3 接收机配置信息(PGRMC)4.1.3 接收机配置信息(PGRMC)PGRMC 语句可以配置 GPS 接收机的工作状态。配置参数将被保存在永久性存储器中,下次加电时将会自动生效。如果该语句中没有错误,接收机将会有一个自动回复。如果接收机检测到该语句中有错误,回复的 PGRMC 语句将为当前值。向 GPS 接收机发送 PGRMCE命令也可以获得当前的 PGRMC 值。$PGRMC,*hh 定位模式,A=自动,2=仅为 2D 定位(必须提供高度数值),3=仅为 3D 定位 相对于平均海平面的海拔高度(-1500.018000.0 米)坐标系统索引。如果使用自定义坐标系统,下面从到的字段就
24、必须包含有效的数值。自定义坐标系,半长轴,6360000.0006380000.000 米(分辨率 0.001 米)自定义坐标系,扁率倒数,285.0310.0(分辨率 10-9)自定义坐标系,DX,-5000.05000.0 米(分辨率 1 米)自定义坐标系,DY,-5000.05000.0 米(分辨率 1 米)自定义坐标系,DZ,-5000.05000.0 米(分辨率 1 米)差分模式,A=自动,D=仅为差分(对于 GPS15,此区域没有使用)NMEA 0183 的波特率,1=1200,2=2400,3=4800,4=9600,5=19200,6=300,7=600,8=38400(对于
25、GPS15,此区域没有使用)速度滤波器,0=不滤波,1=自动,2255=滤波时间常数(单位为秒)秒脉冲 PPS 模式,1=无秒脉冲输出,2=1Hz(对于 GPS15,此区域没有使用)秒脉冲长度,048=(n+1)20ms(对于 GPS15,此区域没有使用)12 递推时间,130 秒 对于 GPS15L/H 而言,波特率和 PPS 秒脉冲的修改,需要在下一次加电时生效。4.1.4 附加配置信息(PGRMC1)4.1.4 附加配置信息(PGRMC1)PGRMC1 语句提供了配置 GPS 接收机的附加信息。配置参数将被保存在永久性存储器中,下次加电时将会自动生效。如果该语句中没有错误,接收机将会有一
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