NovAtel OEM4系列接收机说明书.docx
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NovAtelOEM4系列接收机说明书
NovAteL OEM4系列接收机
用户手册
北斗星通卫星导航技术有限公司
2005年3月
1简介
1.1OEM4系列概述
OEM4系列产品是NovAtel公司最新推出高性能的GPS产品，它可以接收和跟踪最多
12颗GPS卫星的L1C/A码，L1和L2载波相位，L2P码（或加密的Y码）。
该类产品使用了NovAtel公司独有的PAC专利技术和强大的32位处理器，这样，它可以在高数据更新率的情况下最大限度地削弱多路径效应的影响。
由于OEM4系列产品具有良好的快速重捕特性，因此，即使在高速运动和信号频繁中断的环境下，它也能得到预期的结果。
另外，OEM4系列产品非常适合系统集成，它在输出特定数据和控制信号的配置方面有很好的灵活性，它的许多软件模型都是非常可靠，而且在接收机和软件不匹配时可以进行
另外，OEM4系列产品非常适合系统集成，它在输出特定数据和控制信号的配置方面有
很好的灵活性，它的许多软件模型都是非常可靠，而且在接收机和软件不匹配时可以进行升
级。
OEM4系列由两种类型的接收机组成:
GPSCards和FlexPak和ProPak接收机，GPSCards以PCB板的形式提供。
FlexPak和ProPak都是一个系统，它包括GPSCard的电源、数据和状态信号。
1.1.1一般性能
所有的OEM4接收机都具有以下的特性:
⏹24信道“全视野”并行追踪
⏹PAC技术,在附录D中有描述
⏹快速重定位
⏹可升级的固件
⏹低功耗
⏹20Hz原始数据和位置数据输出率
⏹电压和温度的跟踪报告
每一个接收机都有以下几种类型:
⏹L1only
⏹L1/L2
⏹L1plusRT-20
⏹L1/L2plusRT-2
⏹L1plusSBASsupport
⏹L1/L2plusSBASsupport
双频接收机有以下功能:
⏹由于减少了大气误差,差分定位可以用于更长的基线
⏹RTK定位时可以快速解算出载波相位模糊度.
⏹更高的定位精度.
1.2GPSCards
OEM4系列CPSCards是单个PCB板，包括完整的RF模块和数字模块，集成和配置更
加灵活。
只要加上电源、天线基架、GPS天线和数据通信装置，NovAtel的GPSCards可以
满足绝大多数的测量、定位和导航应用的需求。
下面描述了OEM4系列2种不同的GPSCards.
⏹OEM4-G2L
⏹OEM4-G2
1.2.1OEM4-G2LGPSCard
OEM4-G2L是OEM4中尺寸最小、功耗最低的GPSCard.，除了1.1.1节给出的性能外，
OEM4-G2L还包括：
⏹尺寸比OEM4-G2和OEM4小40%
⏹功耗比OEM4-G2少15%,比OEM4少35%
⏹两个串口
⏹支持USB（固件版本2.100以上）
⏹一个外接频标输入
⏹两个标记输入来控制外部事件记录的输出
⏹可编程的PPS输出（固件版本2.100以上）
⏹状态和同步信息的备用选通信号
⏹与其它OEM4系列产品完全兼容
同时还提供一条防静电带，CD光盘含有NovAtel的GPSPC应用软件和产品说明。
OEM4-G2L的技术指标在英文手册的附录A.2节中有描述。
1.2.2OEM4-G2GPSCard
OEM4-G2是OEM4的第二代。
除了1.1.1节给出的性能外，OEM4-G2还包括：
⏹改进的处理器和存储器
⏹相对于OEM4，功耗少了20%
⏹三个串口，其中COM1是可选的RS232或RS242接口
⏹支持USB接口（固件版本2.100以上）
⏹一个外接频标输入
⏹两个打标输入来控制外部事件记录的输出
⏹可编程的PPS输出（固件版本2.100以上）
⏹状态和同步信息的备用选通信号
⏹PCB板上有电源转换模块
⏹与其它OEM4系列产品完全兼容
同时还提供一条防静电带,CD光盘含有NovAtel的GPSPC应用软件和产品说明.
OEM4-G2的技术指标在英文手册的附录A.3节中有详细描述。
1.3封装
OEM4系列GPSCards可以装入FlexPak或ProPak封装而成为一个完整的接收机，当安
装了天线和电源后，它就具备GPS接收机的全部功能。
封装可以保护接收机不受外界环境和RF的影响，而且它们提供了简单实用的数据、电
源和状态信号的接口。
PowerPak是实验室封装，它适合于室内应用，而ProPak是抗恶劣环
境的接收机，适合于野外恶劣环境测量。
下表给出了各种接收机的性能对比，并给出了每一种接收机的详细信息。
a.对于使用LEMO接口的ProPak-G2Plus,选通信号在COM2接口有效
b.对于ProPak-LB,门限信号在COM1接口有效,同时也提供一个RS-232接口.
c.需要OmniSTAR服务.
1.3.1FlexPak
NovAtel的FlexPak为您的设备和NovAtelOEM4-G2L提供了一个硬件的接口，它可用
于恶劣的环境中。
FlexPak具有重量轻、定位精度高的特点，它能够支持USB接口及API
选项功能。
FlexPak有以下特征：
⏹防震防尘的封装
⏹防水附合IEC60529标准的IPX4和IPX7
⏹2个RS-232串口
⏹支持USB
⏹PPS输出
⏹配置了打标信号输入
⏹位置、电源和通信状态指示灯
FlexPak中还包括以下附件：
⏹一条可移动的电源适配电缆
⏹一条Y型无调制解调串行电缆
⏹存放NovAtelGPSPC软件和产品说明的光盘
FlexPak的技术指标在在英文手册的附录A.4节有详细说明。
1.3.2ProPak-G2Plus
ProPak-G2Plus为您的设备和NovAtelOEM4-G2GPSCard提供了一个硬件的接口，它是抗
恶劣环境的封装，有两种类型，DB-9接口或LEMO接口。
ProPak-G2Plus有以下的特征：
⏹内插固定PCB的背板
⏹3个DB-9P连接器或两个LEMO连接器
⏹备用的状态和同步信号
⏹GPS天线和电源接口
⏹电源和通信状态指示灯
ProPak-G2Plus还提供了以下附件:
⏹可移动的电源适配电缆
⏹2个以上的数据电缆
⏹存放NovAtelGPSPC软件和产品说明的光盘
想了解ProPak-G2Plus的技术指标，可以查看附录A。
1.3.3ProPak-LB
NovAtelProPak-LB为您的设备和NovAtelOEM4-G2或OEM4GPSCard之间提供了一
个硬件接口，另外，ProPak-LB可以接受OmniSTARL-波段改正数，如图6所示，ProPak-LB
是抗恶劣环境的封装。
除了支持OmniSTAR定位以外，ProPak-LB还有以下特征：
⏹抗恶劣环境的封装
⏹3个Switchcarft连接器串口
⏹GPS天线和电源接口
⏹状态和同步信息的备用选通信号
⏹状态信息指示灯
ProPak-LB提供以下附件：
⏹一条可移动的电源适配电缆
⏹三条直通串口电缆
⏹存放NovAtelGPSPC软件和产品说明的光盘
ProPak-LB的技术指标在在英文手册的附录A.9节中有详细说明。
图7给出了ProPak-LB后面板上标有图标的6个接口，表格2提供了这些接口的信息,
包括它们在整个手册中使用的名字。
2.接收机系统综述
除了NovAtelOEM4系列GPSCard外，完整的GPS接收机系统还应包括以下四个部分：
⏹PowerPak或ProPak封装或用户自己的封装和接线板；
⏹GPS天线（可选的LNA电源）；
⏹电源；
⏹数据通信装置；
整个系统如图15所示，下面简要介绍各部分，第三章将详细介绍安装和连接。
2.1GPSCard
NovAtelGPSCard由射频（RF）和数字电路模块组成。
2.1.1射频（RF）部分
通过天线和同轴电缆，接收机得到了部分过滤和放大的GPS信号，RF模块将接收到的RF信号转化为数字模块可用的IF信号，同时它通过同轴电缆为天线LNA供电以保持DC和RF的隔离，RF模块还有很强的抗干扰性（如：
MSAT，移动电话，电视信号干扰）。
2.1.2数字电路模块
接收机的数字模块接收经过处理的、放大的GPS信号，将信号数字化，再进行处理，
从而得到GPS解算（位置、速率和时间）。
数字模块包括：
AD转换器，32位处理器，存储器，控制逻辑电路，信号处理电路，串行外围设备和辅助电路。
数字模块起编译解算的作用，将IF模拟信号转化为有用的位置和状态信息，它同时完
成所有I/O功能，包括备用的选通信号（详见3.3.1节）。
在英文手册的附录A中有关于输
入和输出指标的规定。
2.2封装和针脚连接线
如同1.3节所讨论的那样，封装是为了保护GPSCard免受外界环境和RF的影响。
如果
GPSCard没有封装，那就需要一套针脚连接线，提供天线、电源和数据状态信号的接口。
2.3GPS天线
GPS天线的作用是将GPS卫星发射的电磁波转化为RF信号，有了天线，接收机才能
正常工作，建议使用NovAtel的高性能天线。
2.3.1可选的LNA供电
接收机自身为天线LNA供电，但如果使用了不同类型的天线，不能与供电装置兼容，
那就需要连接外部电源。
PowerPak或ProPak接收机不支持外部LNA供电。
2.4主要供电装置
要使接收机正常工作，需要有一个功率为5W的外部电源，附录A中有相关的技术指
标。
（注意：
如果电压小于最小规定值，接收机将不能正常工作，如果大于最大规定值，接
收机将被烧毁，而且不予保修）。
2.5数据通信装置
需要有PC机或其他通信装置同接收机进行通信，如果可能的话，用来保存接收机生成
的数据。
3组成GPS系统
这一章描述了使用NovAtelGPS接收机的方法和技巧。
3.1所需装置
为了使用好GPS接收机，还应当有以下设备：
⏹如果您购买的是GPSCard，那么就还需要电源、通信和其他信号的接口以及保护
GPSCard免受外界影响的设备。
⏹NovAtelGPS天线
⏹高质量的同轴电缆（如果有需要,再加上连接适配电缆）
⏹有串行通信能力的数据通信设备
⏹串行电缆
⏹电源
⏹电源电缆
3.1.1选择一个GPS天线
需要一个有源天线，因为它的低噪声放大器可以为接收的信号供电，以弥补天线到接收
机连接电缆的功率衰减。
NovAtel提供了单频GPS和双频GPS的系列天线，如下表所示，它包括带通滤波器和
LNA，也可以根据需要选择GPS天线，所有类型的GPS天线都有很好的相位中心稳定性，
能够有效的消除多路径效应的影响，而且每一种都有天线屏蔽器。
3.1.2选择同轴电缆
需要一根合适的同轴电缆，为天线和接收机提供电阻（50ohms），而且衰减不超过
10.0dB。
如果衰减大于这个值，信号质量就会变坏，接收机有可能达不到它的性能指标。
NovAtel提供了一系列的同轴电缆满足各种各样的连接需求，具体规格如下：
两端均为TNC公头的5m、15m或30m电缆（型号分别为C006、C016和C031）
两端分别为MMCX公头和TNC母头的22cm的适配连接电缆（型号为GPS-C002）
要注意连接到OEM4-G2L，OEM4-G2和OEM4GPSCards的接口应该为MMCX母头，
连接到Euro4GPSCard为SMB接口，连接到NovAtelGPS天线上的应为TNC母头。
最好使用高质量的电缆，绝大多数的阻抗不匹配都是因为在电缆中发生了反射导致信号
的损失，尽管有很多高质量的电缆可供选择，但OEM4系列接收机的性能指标只有在使用
NovAtel提供的电缆时才有保证。
3.1.3电源
本节介绍了接收机使用电源的信息，附录A中有相关的技术指标。
（注意：
如果输入电压小于最小规定值，接收机将不能正常工作，如果大于最大规定值，接收机有可能被烧坏，
并不予保修。
）
3.1.3.1GPSCards
OEM4-G2和OEM4GPSCards中的DC-DC转换器对于输入电流的噪声和波动有很强的容忍性，只用输入电压在规定范围内就可以正常工作，但对于OEM4-G2L和Euro4GPSCards来说，需要严格的输入电压。
GPSCard输入功率要求是5W，每一种GPSCard类型的输入电压规定如下
当电源极性接反时，所有OEM4系列接收机都不会受损，OEM4-G2和OEM4还提供了
短时间过压保护，建议在电源线上装有恰当的保险丝，一定要保证电源线接口电压在规定的
范围之内。
3.1.3.2FlexPak和ProPak封装
FlexPak和ProPak提供了汽车电源适配电缆，内含保险丝的标准12VDC的汽车点验器，
另外，PowerPak-4和PowerPak-4E中有GPS-AWERAC适配器，ProPak-4E中是GPS-APRO
AC适配器，而且NovAtel的AircraftPowerConditioner（飞机电源调节器）可以为您的接收
机提供进一步的保护。
如果需要其他的电缆，下面的表格中描述了与各种类型接收机配合使用的电缆的输入电
压范围以及接口类型。
3.2使用GPS接收机
当你选择好所有的配置后，可以按照以下步骤开始使用你的NovAtelGPS接收机。
1.如果你购买的是GPSCard，应将板子同接线板连接起来（按3.2.1节中的方法），注
意做好防静电措施。
2.装好GPS天线，确定对天空没有遮挡，见3.2.2节.
3.使用RF电缆连接天线和接收机，见3.2.3节.
4.对接收机供电，见3.2.4节
5.将接收机连接到PC机或其他通信装置上，见3.2.5节.
下图描述了封装的接收机的典型连接方法。
标号描述
1接收机
2GPS702或701天线
3RF天线电缆
4电源点烟器
5可选的AC适配器或飞机电源调节器
6无调制解调数据电缆
7数据通讯设备
3.2.1连接GPSCard
按一下步骤连接GPSCard:
1.要确保做好防静电措施；
2.将GPSCard安装到安全的封装里，以减少外界环境和RF影响；
3.准备一个接线板为接收机数据、状态信号和电源提供接口。
3.2.1.1防静电（ESD）
对静电敏感的设备和元件很容易被静电所损坏，因此，必须做好防静电措施，英文手
的附录B中有详细的信息。
不使用GPSCard时，将它放在静电袋中，使用时，做好防静电措施，否则会烧坏GPSCard。
建议您将保存我们提供的防静电装备，以便将来存放和运输GPSCard。
注意：
当用手去接触GPSCard时，应当带上防静电带；只可以接触GPSCard的边角和RF外
壳，不要触碰任何电路元件；任何时候都不要让GPSCard与衣物接触，因为防静电带不能
导去纤维上的静电；不按以上要求去做，有可能损坏GPSCard，由于静电原因的损害将不予
保修。
3.2.1.2安装PCB板
OEM4系列GPSCard产品都没有封装，它为用户需求和特定产品的使用提供了很大的
安装灵活性，安装或封装需要提供以下几个条件：
外部连接器的安装
抵抗恶劣环境的保护（如：
雨、雪、沙、盐、水、过高或过低的温度）
电磁波防护抵抗RF影响（如附近的发射机）
电磁波防护用以保证产品自身符合RF发射指标要求
静电防护.
GPSCard可以用螺丝固定，参看英文手册的附录A。
3.2.1.3准备好数据、信号和电源连接线
针脚连接线可以提供以下互连功能：
提供串行通信接口
提供输入输出时间选通信号接口
提供电压输入接口
提供控制信号接口
对于所有的GPSCards来说，电源、状态信号和数据的输入输出使用同一个连接器，因
此连接线必须与这个连接器匹配。
图17中所示为OEM4-G2L的24针双排接头，针脚0.5mm，针间隔2mm，通过它传输
数据、电源和状态信号。
与此接头连接的装置在在英文手册的附录A.2节有规定.OEM4-G2L
上的RF接口是MMCX母头。
如图18和图19所示，OEM4-G2和OEM4都使用了40-针双排接头，针脚0.25”，针间
隔0.1”，用于传输数据、电源和状态信号。
与此接头连接的装置在在英文手册的附录A.3节
和A.4节分别中作了规定，RF接口均为MMCX母头。
Euro4使用的是64-针0.1”DIN41612B类接头，如图所示，与它配套使用的接口在英文
手册的附录A.5节中有介绍，Euro4的RF接口是SMB直角公头。
序号描述
1电源、数据和信号连接器
2LED状态指示灯
3RF信号输入和LNA供电（MMCX母头）
4外接频标输入（MMCX母头）
序号描述
1电源、数据和信号接口
2LED状态指示灯
3RF信号输入和LNA供电（MMCX母头）
4外部频标输入（MMCX母头）
3.2.2安装GPS天线
当GPSCard的针脚连接线安装好后，还应当为接收机装上天线，接收机可以与任何类
型的NovAtel单频或双频天线配合使用。
当安装天线系统时：
选择一个对天空无遮挡的位置，以保证水平线以上每一颗卫星都可以被跟踪，（关
于多路径效应的讨论在英文手册的附录D中有描述）
将天线安装在安全、平稳的支架上以保证在特定的环境中可以安全的工作。
3.2.3连接天线与接收机
如同前面3.1.2讨论的那样，使用高质量的同轴电缆将天线与接收机相连。
FlexPak和ProPak接收机都提供一个TNC母头，可以直接通过NovAtel的同轴电缆连
接到天线上。
对于GPSCard，需要一条连接适配电缆，一端提供TNC公头与电缆相连，另
一端连接到特定的RF输入接口上，如下表所示，每一种类型GPSCards的RF接口所在位
置如图10和图11所示。
3.2.4为接收机供电
确定电源满足3.1.3节的要求，对于FlexPak或ProPak接收机来说，供电按表5所示的
要求执行。
3.2.5建立数据通信
为了向接收机发送命令并从接收机得到记录数据，需要一个数据通信装置，下表中给出
了每一种接收机的默认有效配置。
对于某种类型的接收机，出厂时厂家可将串口设置为
RS232、RS242或LVTTL。
在英文手册的附录A中有相关的技术指标。
每个串口可以部分支持或全部支持以下信号：
数据终端准备（DTR）
清除发送（CTS）
发送数据（TXD）
发送请求（RTS）
接收数据（RXD）
载波监测（DCD）
对于许多接收来说，COM2口通常有专门的控制线用于使用调制解调器或其他差分改正
的数据链的使用。
FlexPak和ProPak是数据终端设备（DTE），所以TXD,RTS和DTR是输出，而RXD，
CTS和DCD是输入，需要用一条无调制解调电缆把它连接到另一个DTE或PC上。
可以通过软件设置端口（如波特率、奇偶校验等），在第四章中有进一步的描述。
在英
文手册的附录A中有相关的技术指标。
3.2.5.1用户可选的端口设置（仅OEM4-G2）
用户可以选择使用GPIO_USER1针脚对OEM4的COM1端口进行配置。
3.3特殊功能
本节描述OEM4系列接收机的特性，掌握这些特性将有助于你使用好GPS接收机。
3.3.1选通信号
多数OEM4接收机都提供了一系列输入输出的状态和同步信号，这些信号即为选通信
号，如表10中所示，并不是所有的接收机都提供所有的选通信号，然而，对于那些支持选
通信号的产品，通常希望设置好这些信号的输入输出。
OEM4-G2L提供6种TTL兼容的I/O选通信号，OEM4-G2有9个TTL兼容I/O选通
信号。
带有DB-9接口的ProPak-G2Plus采用I/O端口作为选通信号接口，如表26中描述的那样，
ProPak-LB的选通信号可以通过标签为
的COM1口得到，见表28。
选通信号包括一个输入信号和几个输出信号：
MarkInput（MK1I，MK2I）通过输入一个脉冲来触发产生特定的记录，（见
Volume2中的MARKPOS、MARKTIME记录和ONMARK参数。
）对于OEM4-G2和
OEM4-G2L，极性是可以设置的。
（见Volume2的MARKCONTROL语句）。
对于OEM4和
Euro4，负极性脉冲的下降沿触发产生记录。
MeasureOutput（MSR）下降沿与内部GPS测量同步。
OnePulsePerSecondOutput（PPS）一个trailingedge脉冲与GPS时间同步。
对于OEM4
和Euro4，脉冲每秒一次，极性为负。
对于OEM4-G2和OEM4-G2L，可以使用PPSCONTROL
命令设置极性和周期（见Volume2）。
PositionValidOutput（PV）有了好的GPS位置和时间的解算时为高电平
ErrorOutput（ERROR）如果监测到接收机硬件故障时为高电平
LEDRedOutput（STATUS_RED）硬件故障时指示灯亮或闪烁
LEDGreenOutput（STATUS_GREEN）以1Hz频率闪烁时表明工作正常
VariableFrequency（VARF）输出范围为0~20Hz可编程（见Volume2的
FREQUENCYOUT）。
在英文手册的附录A中有关于选通信号的技术指标。
3.3.2USB（仅OEM4-G2和OEM4-G2L）
USB接口是快速、双工、同步和动态可连接的串行接口，OEM4-G2和OEM4-G2L固
件版本在2.100以上的使用USB（D+）和USB（D-）提供的单个接口支持3个外部的USB
接口。
在在英文手册的图41和图43中给出了提供这些信号的针脚，注意接收机并不支持
USB作为主接口，虽然USB接口在其它一些接收机上也出现了，但由于某些原因现在还不
能使用，将来可以使用。
3.3.3状态指示灯
许多OEM4系列接收机都有状态指示灯提供接收机的状态信息，GPSCards有一个指示
灯，在上面的GPSCard图片中均有所示，当指示灯为绿色并以1Hz左右的频率闪烁时，表
明工作正常。
下表中有FlexPak、ProPak-G2Plus和ProPak-LB的
升级会员 