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GPS模塊有一個通道數量的參數,例如20通道,它表示該模塊最大可以同時和20顆衛(wèi)星建立通訊,3顆衛(wèi)星是2D定位,數據不穩(wěn)定,模塊只有同時收到3顆以上衛(wèi)星信號后,經過復雜運算后才能獲得正確的定位數據,如果同時通訊的衛(wèi)星顆數越多,模塊就能越快越準確地獲得定位數據,在地球表面上一般的城市環(huán)境下通�？梢酝瑫r和4~11顆衛(wèi)星同時通訊。

2、GPS模塊為什么開機后很長時間才能獲得定位數據?

GPS模塊有冷啟動,熱啟動和暖啟動(現在的技術基本上已經將該冷啟動和暖啟動兩模式參數做得非常接近,從而就逐步取消了暖啟動)三個參數,如果GPS模塊初次通電,或者移動超過500公里后通電時,模塊要重新計算一次星歷數據,一般正常情況下的GPS模塊只需要30多秒鐘就能正常定位(這就是冷啟動),S-87具有內置紐扣電池,可以將星歷數據存儲在模塊內部,當下次模塊工作的時候可以很快速的定位,一般像S-87只需要1~3秒就可以實現新的定位,那這種定位就叫做熱啟動,如果模塊斷電時間超過4小時,內部RTC沒有實時供電,那么再一次的開機也相當于冷啟動。

3、如果出現長時間無法冷啟動定位時怎么辦?

那么就需要檢查GPS天線擺放位置是否在一個開闊的環(huán)境下,能否讀取到GPS模塊輸出的GPS數據?GPS數據中的GSV語句里面可以觀測到GPS衛(wèi)星信號狀態(tài)?從這些方面就可以判斷具體問題在什么地方!模塊可以每秒輸出一次:$GPGGA $GPGSA $GPGSV $GPRMC的定位數據,我們通常用$GPRMC精簡數據輸出這條信息,這條信息包含了目標的:經度、緯度、速度(海里/小時)、運動方向角、年份、月份、時、分、秒、毫秒、定位數據是有效的還是無效的這些重要信息, GPS模塊的芯片大部分還是采用全球市占率第一的SiRFIII系列為主,SiRFIII芯片是20通道,實時解算能力強。該部分模塊市面上很常見:環(huán)天,達伽馬,Ublox等等

4、天線狀態(tài)監(jiān)測怎么辦?

當天線開短路的時候,需要怎么處理呢?這個最好的辦法是GPS模塊能輸出天線開短路狀態(tài)的語句來提示客戶做這方面的查驗,這樣的好處就是可以讓客戶很方便的查看問題點,同時保護模塊不受到大電流沖擊,市面上很多這樣的應用,比方S-87、S-90、S-93和UBLOX一些模塊也具有這樣的功能,但是區(qū)別點就是Ublox的需要搭外圍器件來實現這個功能,達伽馬的是不用任何外圍器件,好像這個功能只能flash版本的才能實現,rom版本的不能配置IO口,這個功能就沒辦法實現。

水平定位精度 < 2.5m ,< 2.0m (WAAS),( 50 % , 24小時靜態(tài)的, - 130dbm )

速度精度 < 0.01米/秒(高速)<0.01° (heading),( 50 % @ 30米/秒)

時間精度 1微秒同步GPS時間

ttff (時間先定)熱起動 1S的( 50 % , - 130dbm ,自動的)的熱啟動,暖啟動35s,冷啟動: 42s

靈敏度跟蹤 - 159dbm

動態(tài)條件 海拔高度< 1.8萬米( 60,000英尺)

速度 < 515米/秒( 1000海里),加速度< 4g

技術參數

電力 主電源輸入3.3伏直流電,電源電流< 80毫安

支持協議訊息 NMEA - 0183 ,SIRF二進制

默認的NMEA gga , GSA的, gsv (GLL, VTG, and ZDA optional)

波特率 4800名波特率(其他速率可選)

環(huán)境特征 操作溫度范圍-40 oC to +85 oC,

儲存溫度范圍 -45 oC to +100 oC

外觀參數

尺寸 13 × 15 × 2.4立方毫米

體重 < 4克

性能描述

高靈敏度GPS芯片組

高性能接收機軌多達20顆衛(wèi)星

TTL輸出用于GPS指揮界面

低功率消耗

平均冷啟動時間在35秒

1 MB 的芯片SRAM存儲器

重新獲得信息時間0.1秒

支持準確1pps輸出信號接軌GPS校準

支持標準的NMEA - 0183和SIRF二進制協議

多路徑減緩硬件

GPS模塊
GPS模塊
易于集成到手持式設備一、 NMEA0183標準語句

1、 Global Positioning System Fix Data(GGA)GPS定位信息

$GPGGA,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,⑧,⑨,M,⑩,M,⑾,⑿*hh

①UTC時間,hhmmss(時分秒)格式

②緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

③ 緯度半球N(北半球)或S(南半球)

④經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

⑤ 經度半球E(東經)或W(西經)

⑥GPS狀態(tài):0=未定位,1=非差分定位,2=差分定位,6=正在估算

⑦正在使用解算位置的衛(wèi)星數量(00~12)(前面的0也將被傳輸)

⑧ HDOP水平精度因子(0.5~99.9)

⑨海拔高度(-9999.9~99999.9)

⑩地球橢球面相對大地水準面的高度

⑾差分時間(從最近一次接收到差分信號開始的秒數,如果不是差分定位將為空)

⑿差分站ID號0000~1023(前面的0也將被傳輸,如果不是差分定位將為空)

2、 GPS DOP and Active Satellites(GSA)當前衛(wèi)星信息

$GPGSA,①,②,③,③,③,③,③,③,③,③,③,③,③,③,④,⑤,⑥*hh

①模式,M=手動,A=自動

②定位類型,1=沒有定位,2=2D定位,3=3D定位

③ PRN碼(偽隨機噪聲碼),正在用于解算位置的衛(wèi)星號(01~32,前面的0也將被傳輸)。

④PDOP位置精度因子(0.5~99.9)

⑤ HDOP水平精度因子(0.5~99.9)

⑥VDOP垂直精度因子(0.5~99.9)

3、 GPS Satellites in View(GSV)可見衛(wèi)星信息

$GPGSV,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,…④,⑤,⑥,⑦*hh

①GSV語句的總數

②本句GSV的編號

③ 可見衛(wèi)星的總數(00~12,前面的0也將被傳輸)

④PRN碼(偽隨機噪聲碼)(01~32,前面的0也將被傳輸)

⑤ 衛(wèi)星仰角(00~90度,前面的0也將被傳輸)

⑥衛(wèi)星方位角(000~359度,前面的0也將被傳輸)

⑦信噪比(00~99dB,沒有跟蹤到衛(wèi)星時為空,前面的0也將被傳輸)

注:④,⑤,⑥,⑦信息將按照每顆衛(wèi)星進行循環(huán)顯示,每條GSV語句最多可以顯示4顆衛(wèi)星的信息。其他衛(wèi)星信息將在下一序列的NMEA0183語句中輸出。

4、 Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data(RMC)推薦定位信息

$GPRMC,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,⑧,⑨,⑩,⑾,⑿*hh

①UTC時間,hhmmss(時分秒)格式

②定位狀態(tài),A=有效定位,V=無效定位

③ 緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

④緯度半球N(北半球)或S(南半球)

⑤ 經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

⑥經度半球E(東經)或W(西經)

⑦地面速率(000.0~999.9節(jié),前面的0也將被傳輸)

⑧ 地面航向(000.0~359.9度,以真北為參考基準,前面的0也將被傳輸)

⑨UTC日期,ddmmyy(日月年)格式

⑩磁偏角(000.0~180.0度,前面的0也將被傳輸)

⑾磁偏角方向,E(東)或W(西)

⑿模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出,A=自主定位,D=差分,E=估算,N=數據無效)

5、 Track Made Good and Ground Speed(VTG)地面速度信息

$GPVTG,①,T,②,M,③,N,④,K,⑤*hh

①以真北為參考基準的地面航向(000~359度,前面的0也將被傳輸)

②以磁北為參考基準的地面航向(000~359度,前面的0也將被傳輸)

③ 地面速率(000.0~999.9節(jié),前面的0也將被傳輸)

④地面速率(0000.0~1851.8公里/小時,前面的0也將被傳輸)

⑤ 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出,A=自主定位,D=差分,E=估算,N=數據無效)

6、 Geographic Position(GLL)定位地理信息

$GPGLL,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦*hh

①緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

②緯度半球N(北半球)或S(南半球)

③ 經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

④經度半球E(東經)或W(西經)

⑤ UTC時間,hhmmss(時分秒)格式

⑥定位狀態(tài),A=有效定位,V=無效定位

⑦模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出,A=自主定位,D=差分,E=估算,N=數據無效)

二、 GARMIN定義的語句

7、 Estimated Error Information(PGRME)估計誤差信息

$PGRME,①,M,②,M,③,M*hh

①HPE(水平估計誤差),0.0~999.9米

②VPE(垂直估計誤差),0.0~999.9米

③ EPE(位置估計誤差),0.0~999.9米

8、 GPS Fix Data Sentence(PGRMF)GPS定位信息

$PGRMF,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,⑧,⑨,⑩,⑾,⑿,<13>,<14>,<15>*hh

①GPS周數(0~1023)

②GPS秒數(0~604799)

③ UTC日期,ddmmyy(日月年)格式

④UTC時間,hhmmss(時分秒)格式

⑤ GPS跳秒數

⑥緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

⑦緯度半球N(北半球)或S(南半球)

⑧ 經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

⑨經度半球E(東經)或W(西經)

⑩模式,M=手動,A=自動

⑾定位類型,0=沒有定位,1=2D定位,2=3D定位

⑿地面速率(0~1851公里/小時)

<13> 地面航向(000~359度,以真北為參考基準)

<14> PDOP位置精度因子(0~9,四舍五入取整)

<15> TDOP時間精度因子(0~9,四舍五入取整)

9、 Map Datum(PGRMM)坐標系統信息

$PGRMM,①*hh

①當前使用的坐標系名稱(數據長度可變,如"WGS 84")

注:該信息在與MapSource進行實時連接的時候使用。

10、 Sensor Status Information(PGRMT)工作狀態(tài)信息

$PGRMT,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,⑧,⑨*hh

①產品型號和軟件版本(數據長度可變,如"GPS 15L/15H VER 2.05")

②ROM校驗測試,P=通過,F=失敗

③ 接收機不連續(xù)故障,P=通過,F=失敗

④存儲的數據,R=保持,L=丟失

⑤ 時鐘的信息,R=保持,L=丟失

⑥振蕩器不連續(xù)漂移,P=通過,F=檢測到過度漂移

⑦數據不連續(xù)采集,C=正在采集,如果沒有采集則為空

⑧ GPS接收機溫度,單位為攝氏度

⑨GPS接收機配置數據,R=保持,L=丟失

注:本語句每分鐘發(fā)送一次,與所選擇的波特率無關。

11、 3D velocity Information(PGRMV)三維速度信息

$PGRMV,①,②,③*hh

①東向速度,514.4~514.4米/秒

②北向速度,514.4~514.4米/秒

③ 上向速度,999.9~9999.9米/秒

12、 DGPS Beacon Information(PGRMB)信標差分信息

$PGRMB,①,②,③,④,⑤,K,⑥,⑦,⑧*hh

①信標站頻率(0.0,283.5~325.0kHz,間隔為0.5kHz)

②信標比特率(0,25,50,100或200bps)

③ SNR信標信號信噪比(0~31)

④信標數據質量(0~100)

⑤ 與信標站的距離,單位為公里

⑥信標接收機的通訊狀態(tài),0=檢查接線,1=無信號,2=正在調諧,3=正在接收,4=正在掃描。

⑦差分源,R=RTCM,W=WAAS,N=非差分定位

⑧ 差分狀態(tài),A=自動,W=僅為WAAS,R=僅為RTCM,N=不接收差分信號。

GPS模塊性能的*價指標主要有接收靈敏度、定位時間、位置精度、功耗、時間精度等。模塊開機定位時間在不同的啟動模式下有很大不同。一般來說,冷啟動時間是指模塊內部沒有保存任何有助于定位的數據的情況,包括星歷、時間等,一般標稱在1分鐘以內;溫啟動時間是指模塊內部有較新的衛(wèi)星星歷(一般不超過2小時),但時間偏差很大,一般標稱在45秒以內;熱啟動時間是指關機不超過二十分鐘,并且RTC時間誤差很小時的情況。一般標稱在10秒以內;重新捕捉時間就如同汽車鉆過了一個隧道,出隧道時重新捕捉衛(wèi)星。一般標稱在4秒以內。

如果模塊在定位后放的時間很久,或模塊在定位后運輸到幾百公里以外的地方,這樣模塊內部有星歷,但是這個星歷是錯誤的或不具有參考意義的。在這些情況下,定位時間可能要幾分鐘甚至更久的時間。所以一般GPS模塊出廠時要將模塊內部的星歷等數據清掉,這樣客戶拿到模塊后可以冷啟動方式快速定位。

定位精度可在靜態(tài)與動態(tài)情況下進行考察,且動態(tài)定位效果優(yōu)于靜態(tài)定位。GPS模塊所標稱的定位參數是指在完全開放的天空下,衛(wèi)星信號優(yōu)良的情況下測得。所以在常規(guī)的測試中很難達到標稱的定位時間與定位精度。常見的水平定位精度描述方式有兩種:一是?mCEP,即圓概率誤差,意指測出的點有50%的概率位于一個以真實坐標為圓心,以?m為半徑的圓內;二是?m2DRMS,即2倍水平均方根誤差,意指測出的點有約95.5%的概率位于一個以真實坐標為圓心,以?m為半徑的圓內。

GPS模塊在實際應用中經常作為時間基準,輔以模塊內部的RTC,可獲得非常高精度的時間參考,為產品的設計提供了很大的方便。至于GPS測速,只是在獲得經緯度的基礎上,進行簡單的計算實現的一種擴展應用。

GPS常見的天線是陶瓷平板天線,這種天線成本低,外部加有源放大電路,接收信號方向單一,增益比較高,所以采用最多。但它的缺點是體積大,易受溫度影響產生頻率飄移。如果把陶瓷面積做小,會影響接收增益;如果做薄,會影響接收天線接收帶寬,還會受有源放大部分影響。使用效果很好的尺寸是25×25×4mm3。陶瓷片天線在實際使用時垂直向上放置時的效果最好。

GPS天線的信號傳輸線同樣非常重要,包括外部饋線與PCB走線。只有在阻抗匹配時輸出功率才可能最大。因此整個傳輸線要保證50Ω的高頻阻抗,對于PCB上如何設計RF走線阻抗,有些小軟件可以幫您很方便的計算。

GPS模塊為什么開機后很長時間才能獲得定位數據?GPS模塊有冷開機和熱開機兩個參數,如果GPS模塊初次通電,或者移動超過1000公里后通電時,模塊要重新計算一次星歷數據,一般需要1~5分鐘,然后將星歷數據存儲在模塊內部,靠模塊內部的鋰電池保存數據,這叫冷開機,需要較長的時間。如果下次開機,因為鋰電池已經保存了有效的星歷數據,所以能快速定位,一般在30秒以內,所以叫熱開機,如果模塊斷電時間超過10小時,鋰電池放電放光,那么再開機也相當于冷開機。

如果出現長時間無法冷開機時怎么辦?只有在極少數情況下會出現超過15分鐘無法冷開機,這時一般只要將模塊重新斷電開機或者將GPS天線移動一段距離再開機就能解決問題,當然GPS天線必須放到室外較為空曠的地方才能收到衛(wèi)星!這是GPS模塊剛開機沒有獲得有效定位數據時輸出的數據GPS模塊每秒輸出一次:$GPGGA $GPGSA $GPGSV $GPRMC的定位數據,我們通常用$GPRMC精簡數據輸出這條信息,這條信息包含了目標的:經度、緯度、速度(海里/小時)、運動方向角、年份、月份、時、分、秒、毫秒、定位數據是有效的還是無效的這些重要信息,上圖顯示的是沒有定位成功,所以數據無效。

GPS和GPRS有什么不同:GPS是由美國開發(fā)的全球衛(wèi)星定位系統。就像我國的北斗、俄羅斯的格。

這種情況有很多方面的原因都會出現,首先要測量管腳電壓,這是最容易也是最簡單的判斷方法,如果電壓有異常,則又要分開檢查,是否是供電電路的問題,還是模塊焊接的時候有短路,如果是來路不明的模塊要考慮是否內部短路損壞,比如如果是從飛揚科技采購的u-blox的樣品,有防靜電的包裝,不用考慮這些影響,而從網上來路不明的渠道采購的模塊則要考慮是否是壞品等可能,這也要作為一個考慮的重點。

一般來講,如果懷疑質量問題,名牌元器件的正規(guī)代理機構的可能性會比較小,但如果是從電子市場買回來的產品則首先要考慮貨源的情況,這種情況下做實驗無異于雪上加霜。

如果是短路情況,可以采取測電流的方式,如果不方便測試電流,則要摸PCB的底板是否哪個元器件或模塊有發(fā)熱的跡象,對于發(fā)熱的部分,要仔細分析可能性。

u-blox的產品在實驗當中的焊接過程中,可能會出現手工焊接的模塊底部短路卻又無法肉眼觀察的現象,這個時候要仔細用萬能表來測試是否兩個鄰近腳之間短路現象,如果有這種情況,則該部分也會發(fā)熱,當然也要先排隊外圍沒有短路的情況,這個時候應該用烙鐵再次加溫對該部分重新加助焊劑進行焊接,有的時候短路在底部,焊錫可能太多,這個時候需要用熱風槍從底部拆卸模塊并對拆下來的模塊進行焊錫整理,再進行重新的再次焊接,在焊接中一定要嚴格注意各種溫度控制,模塊的最大溫度不能超過250度10秒,要切記所有的操作流程都要正確,才能讓模塊在實驗當中的損壞率盡可能低。

一般來說如果電路本身成熟,則重點要考慮上述提到的底部短路焊接問題,換完之后如果各腳電壓正確,原則上來說通過的可能性就會大.

NO.2 第二種現象故障是模塊電壓正常卻沒有NMEA碼輸出

這種情況的原因是可能是TTL電平的VCC供應端沒有加3V的電壓,先測試管腳接線是否正常,一般來講都和TTL電平的電路有關系.

NO.3 第三種現象是模塊電壓正常有NMEA輸出卻沒有定位信息

這種情況分很多種情況,但以下的情況是測試時機器置于室外,不考慮信號強度問題.

如果是無源天線,則在室外使用時要注意是否外圍線路正確

如果使用的是外置有源天線,則一定要考慮RF[_]IN腳是否有3V的供電電壓,如果沒有,則是RF部分3V的供電電路沒有提供,重點檢查RF部分的電源供電部分.

NO.4 第三種現象是模塊電壓正常有NMEA輸出卻不能使用USB接口來通訊

這種情況主要考慮模塊的USB的供電端是否正常,DP+/DP-的數據線是否接反,還有一種情況就是它的保護管子鉗位或是損壞,在緊急情況下可以先拆除保護二極管先進行通訊操作,以后再具體實驗。