车载组合导航系统Word格式.docx
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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导航系统实现了组合导航和纯惯性导航的自主切换。
3电器特性
GI-100导航产品的电器特性：
3.1极大值参数
参数
指标
单位
电源
电源电压
3.3
V
环境
操作温度
度
存储温度
3.2电器特性
电气
输入电压Vdd
3.0-3.3
电流
150【1】
mA
功耗
450
mW
时间
上电到第一个有效数据时间
<
30
S
[1]特别强调：
本产品内部有复杂的组合导航算法，所以功耗比一般的导航模块高，请再设计硬件电路过程中，一定给本产品预留足够的功耗，即电流不小于150mA。
4性能指标
里程计时
GNSS信号丢失时间
接收机定位方式
水平位置1
水平速度1
俯仰横滚角1
航向角1
5秒
标准定位
1.0-2.0m
0.05m/s
0.3deg
1.0
10秒
1.5-5.5m
N/A
N/A
30秒
3.0m
60秒
5.0m
0.30m/s
0.4deg
1.0deg
1.一倍标准差（1σ）
无里程计时
2.0-3.5m
0.5deg
10.0m
25.0m
120
60.0m
0.5m/s
2.0deg
GPS部分性能
接收机类型
72通道ubloxM8引擎
GPSL1C/A
GLONASSL1OF
BeiDouB1
TTFF
冷启：
27s
温启：
3s
热启：
1s
辅助启动：
5s
灵敏度
跟踪定位：
-165dBm
重捕获：
-160dBm
冷启动：
-148dBm
温启动：
热启动：
-156dBm
水平定位精度
自主定位：
2.5m
SBAS：
2.0m
授时精度
RMS：
30ns
99%：
60ns
速度精度
航向精度
0.3degrees
操作限制
动态<
=4g
高度<
=50,000m
速度<
=500m/s
5机械尺寸与引脚定义
5.1机械尺寸
5.2引脚定义
图4引脚定义
PINNO.
管脚定义
使用说明
1
TXD2
串口发送/复用速度脉冲接收
15
GND
电源地
2
RXD2
串口接收/复用ODO方向标识（1=向前）
16
RF_IN
GPS_RF输入
3
TXD1
串口发送
17
4
RXD1
串口接收
18
NC
悬空
5
19
6
VCC
工作电压：
3.0-3.3V
20
7
21
8
22
9
23
10
RESET#
模块复位，低电平有效。
不用时，悬空
24
VDDUSB
USB电源
11
V_BCKP
备份电池，2.8V--3.3V。
不用时，可以悬空
25
USB_D-
USB数据-
12
26
USB_D+
USB数据+
13
27
EXTINT1
速度脉冲
14
28
1PPS
1秒信号输出
6推荐电路
6.1推荐PCB封装
6.2推荐参考电路
7坐标系和安装方位
7.1坐标系
GI的坐标系如图5所示，XYZ（前侧上）轴满足右手定则。
图5GI-100的坐标系
7.2安装方位
GI-100安装方式大致如图6所示，没有严格安装角度限制，大致如此即可，从而方便用户车辆安装。
图6GI-100安装方式
8使用说明
8.1传感标定
由于芯片制造工艺等问题，每个GI-100的各个传感器元件（三轴陀螺仪、三轴加速度计）的零点、灵敏度和温漂等参数都不一样，为了使每个GI-100达到相同的性能指标，出厂前已经对GI-100的各个传感器元件进行了各种误差补偿。
每个产品的传感器元件标定参数均不一样，如果采用相同的参数，将会造成较大的导航误差，这种唯一性可用于防止了系统盗版，从而提高了用户产品的可靠性。
8.2通信接口
GI-100系统提供了两个串口，其中，串口1用于发送卫星信息和接收差分信息，串口2用于接收里程计信息。
两个串口都不提供硬件握手方式，且采用8位数据位、0位奇偶校验位，1位停止位（8-N-1）方式，波特率默认为9600,可根据用户要求，可以修改为115200。
8.3通信频率
目前，系统支持输出1hz和5hz的数据刷新频率，默认频率为1HZ。
8.4通信协议
目前，GI-100系统输出常见的NMEA0183协议，例如：
GPGGA、GPRMC，GPGSV,GPGSA，另外，为了输出汽车姿态信息，GI-100系统定义了一组通信协议GPATT。
8.5控制命令
目前，GI-100系统支持通过控制命令实现如下功能：
类型
类型属性
通信协议
默认值
备注
logghigh
实现5HZ输出
结果请见输出协议
loggpins
使能惯性导航
默认使能
结果请见协议GPATT
loggpgsv
打开GPGSV,GPGSA
logg4800
选择4800
logg9600
选择9600
默认9600
logg1920
选择19200
logg3840
选择38400
logg1152
选择115200
loggpgga
选择帧头GPGGA
loggngga
选择帧头GNGGA
默认
loggpzda
打开GNZDA
loggpatt
打开GPATT
unlogghigh
实现1HZ输出
默认1HZ
unloggpins
关闭惯性导航
详情请见GPATT
unloggpgsv
关闭GPGSV,GPGSA
默认关闭
unloggpzda
关闭GNZDA
unloggpatt
关闭GPATT
备注：
（1）命令全部为小写字母；
（2）log和unlog后面有一个空格键。
9注意事项
GI-100系统作为一款高性能的车载组合导航系统，在使用过程中，也需要用户注意一些使用事项，如表：
序号
准备工作
重要性
上电前，大致按着图5安装，无具体安装角度要求；
必须
上电前，固连车体和GI-100；
上电后，不能再移动GI-100；
车体移动前，确保用户GPS/BD系统输出规定的协议
组合导航初始化过程
上电后，静止5-10秒以上，完成导航系统的姿态初始化；
汽车移动后，尽量保持GI-100导航系统在空旷的地方行驶一定时间，进行组合导航系统的算法收敛，然后在进入隧道等复杂环境下进行测试。
进一步说明：
总结：
组合导航系统初始化过程，建议车辆首先在无遮挡的环境下行驶大约几分钟，然后再进入有遮挡环境下，组合导航系统的定位效果才会好。
10固件升级
为了方便用户使用，本产品支持串口升级固件功能，我方将提供了sourceCRT软件进行升级，具体步骤如下：
1、设置sourceCRT通信参数如图所示：
2、sourceCRT设置后，通过键盘输入字符‘UPSOFT’，进入固件升级菜单，如图所示：
3、通过键盘输入字符‘1’，进入固件升级流程，在菜单中选择“传输”，并在文件名里面选择待升级固件bin文件，在协议栏里面选择“发生YMODEM”，然后点击“确定”（在升级完毕前保持电源），过程如图所示：
4、当显示“ProgrammingCompletedSuccessfully!
”字样时，固件升级成功。
附录：
1GPGGA
例如：
$GPGGA,062938.00,3110.4700719,N,12123.2657056,E,1,25,0.6,58.9666,M,0.000,M,99,AAAA*50
编号
名称
描述
符号
举例
1
$GPGGA
Logheader
2
utc
UTC时间（时/分/秒）
hhmmss.ss
202134.00
3
lat
纬度：
-90~90度
llll.lllllll
3110.4693903
4
latdir
纬度方向：
N：
北；
S：
南
a
N
5
lon
经度：
-180~180度
yyyyy.yyyyyyy
12123.2621695
6
londir
经度方向：
E：
东；
W：
西
b
W
7
QF
解状态
0：
无效解；
1：
单点定位解；
2：
伪距差分；
q
8
satNo.
卫星数
n
9
hdop
水平DOP值
x.x
1.0
10
alt
高程
h.h
50.22
11
a-units
高程单位
M
14
age
差分延迟
dd
15
stnID
基站号：
0000-1023，
单机时：
AAAA
xxxx
16
*xx
Checksum
*hh
17
[CR][LF]
Sentenceterminator
2GPRMC
$GNRMC,064401.65,A,3110.4706987,N,12123.2653375,E,0.604,243.2,300713,0.0,W,A*3E
$GPRMC
Logheader
UTC时间（时/分/秒）
143550.00
Posstatus
解状态：
A=有效定位
V=无效定位
A
3110.4854911
a
N
12123.9129278
E
SPEEDIN
地面速率
0.29
TrackTure
地面航向角
108.5
Date
UTC日期
ddmmyy
010909
Magvar
磁偏角（000.0~180.0度，前导位数不足则补0）
0.0
Vardir
磁偏角方向，E（东）或W（西）
M
Modeind
模式指示（仅NMEA01833.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）
*xx
Checksum
*57
[CR][LF]
Sentenceterminator
3GPATT
$GPATT,-0.01,p,-0.00,r,0.000,y,20161216,s,002A00415106333539343233,ID,1,INS,411,02,1*4D
$GPATT
Pitch
俯仰角
ddd.mm
1.34
AngleChannel
P:
俯仰,r:
横滚,y:
偏航
P
p
Roll
横滚角
2.56
r
Yaw
偏航角
132.45
y
SoftVersion
软件版本号
xxxxxxxx
20161105
VersionChannel
S:
s
ProdutctID
96位唯一ID
D226FF343839503157147637
IDChannel
ID:
产品ID
ID
INS
默认打开惯性导航
X
打开，0：
关闭
INSChannel
INS:
惯性导航是否打开
硬件版本
以主控芯片命名
411
State_Flag
算法状态标志
d
详情请见下表A
精度标志
空旷环境，2：
遮挡环境
表AState_Flag各位物理含义说明
位
所需条件
准备初始化
系统上电
姿态初始化完毕
车静止5-10S,
位置速度初始完毕
车速超过2m/s
方向角初始完毕
车速超过5m/s
组合导航算法收敛完毕
车辆运动大约60s内完成,系统算法收敛。
升级会员 