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1、车载组合导航系统(Car Integrated Navigation System)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日系统介绍1.11.21.31.4产品概述产品特点产品优点产品应用设计原理电器特性3.1极大值参数3.2 电器特性4性能指标5机械尺寸与引脚定义.5.1机械尺寸5.2引脚定义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.7.2 安装方位8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1310.1 winxp 系统10.2 wi
2、n7 系统错误！未定义书签附录：.15错误！未定义书1 GPGGA 152 GPRMC 163 GPATT 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
3、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、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设计原理鞘能识剔 算法惯性导航系统一|叫相逍尊呻境匾I卫星导靛系统遑差矫姿言果幻惯性导航 算法用户接-评刖鱼图2.设计原理图组合导航系统卫星导航系统: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
5、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，基于最优估计算法一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，
6、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
7、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3.3V环境操作温度30 to 85度存储温度40 to 125度3.2电器特性单位参数电气输入电压Vdd3.0-3.3V电流150 U】mA功耗450mW时间上电到第一个有效数据时间30
8、S1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， 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15秒标准定位1.0-2.0m0.05m/s0.3deg1.010秒标准定位1.5-5.5mN/AN/AN/A30秒标准定位3.0mN/AN/AN/A60秒标准定位5.0m0.30m/s0.4deg1.0deg1- 倍 标 准 差 (1( T )无 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15秒标准定位2.0-3
9、.5m0.05m/s0.5deg1.010秒标准定位10.0mN/AN/AN/A60秒标准定位25.0mN/AN/AN/A120标准定位60.0m0.5m/s1.0deg2.0deg1.倍标准差(1 (T)GPS部分性能参数指标接收机类型72通道ublox M8引擎GPS L1C/AGLONASS L1OFBeiDou B1TTFF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：-148dBm热启动：-156dBm水平定位精度自主定位：2.5mSBAS : 2.0m授时精度RMS : 30ns99% : 60ns速
10、度精度0.05m/s航向精度0.3degrees操作限制动态v=4g高度 =50,000m速度 =500m/s5机械尺寸与引脚定义5.1机械尺寸SymbolA BCDEFGHKMNMin. (mm)22.116-9Z451.0372.7507OF0,4Typ, (mm)17-02.42.551.13.82”850*820.81.00,5Max. (mm)232.72.851.23,93.1500.6曰口口口口只口匚口口口口口口1 G EL|_ F _ EDfrtl oA _图4引脚定义PIN NO.管脚定义使用说明PIN NO.管脚定义使用说明1TXD2串口发送/复用速度脉冲 接收15GND电
11、源地2RXD2串口接收/复用ODO方向标识（1 = 向前）16RF_INgps_rf输入3TXD1串口发送17GND电源地4RXD1串口接收18NC悬空5NC悬空19NC悬空6VCC工作电压：3.0-3.3V20NC悬空7GND电源地21GND电源地8NC悬空22NC悬空9NC悬空23NC悬空10RESET#模块复位，低电平有 效。不用时，悬空24VDDUSBUSB电源11V_BCKP备份电池，2.8V-3.3V。不用时，可以悬空25USB_D-USB数据-12NC悬空26USB D+USB数据+13GND电源地27EXTINT1速度脉冲14GND电源地281PPS1秒信号输出6推荐电路6.1
12、推荐PCB封装nnnn0.8 rrm 31,5 Efl2 .15 mm:S4 5rTil1 1 rrm 43nil|2- 45 rrrn (9 El3.0 rmn (118 mil6.2推荐参考电路i TX?US ART 户 f3AGNDjjTXDA KXD2 IXD1 RXE1 NC VCC GND NCLPPSENT1USB D- IA5B D- VUDUSDNC NC GND1PPS21 EV3E X出斗21DDUSB-V廿GM)Cl lOuiuf| RESETGNO.IAFSFT_0CKP NC GNDNCNCNCGNDRf PJGTO13 5 Acwce AiXftina7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5G|-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。汽车前进方向图6 GI-100
