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手冊(cè)編碼：NG-20230320

版本：Rev 32

發(fā)布日期：20230320

本手冊(cè)與產(chǎn)品固件版本 DT200相適應(yīng)。

版權(quán)

本手冊(cè)及其所提及的產(chǎn)品和相應(yīng)軟件均歸屬北京諾耕科技發(fā)展有限公司2021版權(quán)所有。

未經(jīng)公司許可，該手冊(cè)及其相關(guān)的部分不得通過任何途徑復(fù)制或再版。

手冊(cè)中提及的其他產(chǎn)品或商標(biāo)名稱均歸其各自公司所有。

產(chǎn)品保證

保修期：自出廠之日起一年。

保修范圍不包括產(chǎn)品錯(cuò)誤使用、意外事故、以及不正確的安裝、維護(hù)和應(yīng)用。未經(jīng)本公司授權(quán)，擅自修理或更換外殼的產(chǎn)品不在本公司受理范圍之內(nèi)。

適用范圍

該文檔僅對(duì) DT200組合導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件使用部分進(jìn)行說明，其它關(guān)于配置軟件和通訊協(xié)議部分，請(qǐng)參考單獨(dú)的文檔。

1?版本歷史

2??產(chǎn)品簡(jiǎn)介

DT200是本公司采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)將衛(wèi)星定位與慣性測(cè)量相結(jié)合，推出的一款能夠提供多種導(dǎo)航參數(shù)的全新組合導(dǎo)航產(chǎn)品。產(chǎn)品在衛(wèi)星定位方面采用GNSS方案，具有全天候、全球覆蓋、高精度、快速省時(shí)高效率、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，針對(duì)衛(wèi)星信號(hào)易受建筑物、山林等高大物體遮擋，造成衛(wèi)星失鎖或多路徑影響定位精度，且運(yùn)動(dòng)載體機(jī)動(dòng)過程中不易捕獲和跟蹤衛(wèi)星信號(hào)等不足，產(chǎn)品內(nèi)置慣性測(cè)量單元，支持外接里程計(jì)信息進(jìn)行輔助，借助新一代精確標(biāo)定技術(shù)和多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、精確性和動(dòng)態(tài)性，同時(shí)還可提供衛(wèi)星導(dǎo)航所不能提供的航向、姿態(tài)等信息。內(nèi)置慣性測(cè)量單元、定位定向接收機(jī)與里程計(jì)接口。系統(tǒng)組合輸出系統(tǒng)方位角，更適用于交通測(cè)量、測(cè)繪使用；當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)被遮擋后，系統(tǒng)進(jìn)入慣導(dǎo)模式，憑借慣導(dǎo)和里程計(jì)信息，在一定的時(shí)間內(nèi)仍可保持良好的測(cè)量精度。的這一特性提供了比單獨(dú)使用GNSS或INS更精確、更可靠的解決方案。目前已成功應(yīng)用于道路交通測(cè)量、駕校路考系統(tǒng)、航海、航空等眾多領(lǐng)域。

2.1?產(chǎn)品組成

??主機(jī)（1個(gè)）：

??衛(wèi)星天線（2個(gè)）:測(cè)量型衛(wèi)星天線，信號(hào)接口為TNC母口。

??射頻連接線（2根）：射頻線兩端分別為TNC公頭-SMA公頭。

數(shù)據(jù)/電源線纜（1根）：

2.2?系統(tǒng)原理

系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)以后再導(dǎo)航工作。設(shè)備利用陀螺和加速度計(jì)，分別敏感角速率信號(hào)和比力信號(hào)，根據(jù)客戶具體應(yīng)用環(huán)境可選擇雙天線動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)，單天線動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)初始自對(duì)準(zhǔn)。初始對(duì)準(zhǔn)完成后進(jìn)入導(dǎo)航工作狀態(tài)。在有衛(wèi)星導(dǎo)航信息情況下，利用卡爾曼濾波技術(shù)將捷聯(lián)慣性系統(tǒng)（SINS）和GNSS信息進(jìn)行融合補(bǔ)償修正，實(shí)時(shí)提供航向角、縱搖角，橫搖角，位置，速度和時(shí)間等參數(shù)信息。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)被遮擋后，系統(tǒng)進(jìn)入慣導(dǎo)模式，憑借慣導(dǎo)和里程計(jì)信息，在一定的時(shí)間內(nèi)仍可保持良好的測(cè)量精度。系統(tǒng)工作原理下圖所示，陀螺測(cè)得的載體角速度信息和加速度計(jì)測(cè)得的載體加速度信息進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后被送入導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)對(duì)采樣數(shù)據(jù)處理和對(duì)準(zhǔn)、導(dǎo)航解算，得到載體航向角、縱搖角，橫搖角，位置，速度和時(shí)間等參數(shù)。

3??技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

3.1??系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

3.2??主機(jī)外形和安裝尺寸圖

4??坐標(biāo)系說明

4.1?坐標(biāo)系定義

產(chǎn)品常用坐標(biāo)系包含：

??當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系；

??設(shè)備坐標(biāo)系；

??載體坐標(biāo)系。

4.1.1??當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系

當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系定義如下：

??y軸 — 指向北向；

??z軸 — 指向天向；

??x軸 — 指向東向；

4.1.2??設(shè)備坐標(biāo)系

設(shè)備坐標(biāo)系定義如下：

??z軸 — 垂直于上殼表面，沿殼體指向天向；

??y軸 — 殼體無航插頭方向；

??x軸 — 指向殼體右向，垂直于Z，Y方向。

設(shè)備坐標(biāo)系為設(shè)備殼體所示坐標(biāo)系，如下所示

4.1.3??載體坐標(biāo)系

載體坐標(biāo)系定義如下：

??z軸 — 垂直大地水平面，沿載體指向天向；

??y軸 — 指向載體前進(jìn)方向；

??x軸 — 遵從右手坐標(biāo)系，指向載體右向。

5??運(yùn)行操作說明

5.1??設(shè)備安裝

設(shè)備安裝所涉及的設(shè)備如圖?5‐ 1所示，包含設(shè)備電源、設(shè)備主機(jī)、GNSS 天線、差分電臺(tái)、筆記本電腦以及數(shù)據(jù)線和電源連接線。

5.2??天線安裝

GNSS天線分別旋擰到兩個(gè)磁基座上并分別固定擺放在測(cè)試載體的前進(jìn)方向和后退方向上，盡可能的將其安置于測(cè)試載體的最高處以保證能夠接收到良好的GNSS信號(hào)，同時(shí)要保證兩個(gè)GNSS天線相位中心形成的連線與測(cè)試載體中心軸線方向一致或平行，如圖?5‐ 2所示。安裝條件有限的情況下，雙天線也可與載體的X軸平行，GNSS天線要盡可能的將其安置于測(cè)試載體的最高處以保證能夠接收到良好的GNSS信號(hào)。下表是載體坐標(biāo)Y軸方向和雙天線安裝方向的三種方式，每種方式對(duì)應(yīng)天線的補(bǔ)償角度。

注：雙天線方向是后天線指向前天線的連線方向；需補(bǔ)償?shù)慕嵌葹檩d體Y軸方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

5.3??主機(jī)安裝

將主機(jī)安裝在載體上,如圖?5‐ 3所示，主機(jī)銘牌上標(biāo)示的坐標(biāo)系XOY面盡量與載體被測(cè)基準(zhǔn)面平行,Y軸與載體前進(jìn)方向中心軸線平行（帶有連接器面板朝向載體后退方向，無連接器面板朝向載體前進(jìn)方向）。建議按照上述方式安裝慣導(dǎo)，如果遇到因?yàn)榘惭b尺寸問題不能安裝的，導(dǎo)致設(shè)備坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系不一致時(shí)，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備軸向自定義配置（倒軸配置），使之與載體坐標(biāo)系一致，下表列出了所有安裝方式的可能。到雙天線方向所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值。

注意：安裝的主機(jī)單元必須與被測(cè)載體固連。

5.4??線纜連接

將天線饋線連接到GNSS天線和主機(jī)單元“Front(前天線)”、“Back(后天線)”接口上，使用時(shí)天線上方應(yīng)無遮擋，避免帶電拔插接插件。將“數(shù)據(jù)”線纜連接到主機(jī)的“Data1（數(shù)據(jù)）”接口，“COM0/RS232”的DB9接頭連接到筆記本電腦的串口。紅、黑鱷魚夾連接到直流穩(wěn)壓電源上（額定電源電壓：12/24V），注意區(qū)分兩根引線的極性，并分別用絕緣膠帶進(jìn)行防護(hù)，防止短路。如設(shè)備需要接收差分信息提高定位精度，需將“數(shù)據(jù)”線纜的“COM1/rs422” 或“COM2/ rs422”的DB9接頭連接到提供差分信息的接口上。

5.5??對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)

產(chǎn)品加電后，首先需要進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)過程，系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)為水平姿態(tài)與航向的校準(zhǔn)過程，水平姿態(tài)角校正可以通過速度等信息進(jìn)行校正，航向角可通過一下三種方式進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

1：雙天線航向?qū)?zhǔn)

該模式下系統(tǒng)可通過雙天線定向獲取系統(tǒng)航向角，并作為組合導(dǎo)航對(duì)準(zhǔn)角度。該方法適用于多種應(yīng)用環(huán)境。

優(yōu)點(diǎn)：定向速度快，對(duì)慣性器件要求不高，精度有一定保證。

缺點(diǎn)：安裝不便，該方式需要雙天線朝向與慣導(dǎo)軸向相關(guān)。

2：?jiǎn)翁炀€動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)

動(dòng)態(tài)條件下使用速度航向作為航向初始值，并使用卡爾曼濾波在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精度校正。

優(yōu)點(diǎn)：精度有一定保證，且對(duì)慣性器件要求不高。

缺點(diǎn)：初始條件下并沒有航向，需要機(jī)動(dòng)后航向方能對(duì)準(zhǔn)。

5.6??導(dǎo)航模式設(shè)置

導(dǎo)航模式配置，是為了確定導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方式、運(yùn)行方式和一些必要的參數(shù)，根據(jù)使用情況正確的配置導(dǎo)航模式，是導(dǎo)航系統(tǒng)正常工作的前提。下表列取了設(shè)備支持的各種導(dǎo)航模式配置。

獲取設(shè)備當(dāng)前的導(dǎo)航模式配置。如下圖。

注意：當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)航模式配置后必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新上電啟動(dòng)。

5.7 GNSS?桿臂誤差設(shè)置

GNSS相對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)的桿臂效應(yīng)是GNSS天線組件的安裝位置與慣導(dǎo)系統(tǒng)中心不重合而產(chǎn)生的位置和速度的測(cè)量誤差，在客戶的具體使用過程中會(huì)出現(xiàn)兩者位置距離較遠(yuǎn)使得該誤差達(dá)到無法忽略的程度，這時(shí)必須對(duì)桿臂誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

GNSS天線和慣導(dǎo)設(shè)備的安裝方式如圖?5‐ 6所示，而我們要補(bǔ)償?shù)氖呛筇炀€和慣導(dǎo)設(shè)備之間的桿臂誤差。以主機(jī)幾何中心為原點(diǎn)，設(shè)備箭頭標(biāo)識(shí)方向?yàn)檎较?，反之為?fù)，把以上測(cè)量結(jié)果（單位為米）輸入設(shè)備即可完成桿臂補(bǔ)償。

5.8??輸出配置

設(shè)備串口，網(wǎng)口（需定制），can口（需定制）均支持輸出組合導(dǎo)航信息功能。根據(jù)實(shí)際使用情況通過串口配置輸出即可。具體輸出指令見命令協(xié)議說明。

5.9??雙天線航向標(biāo)定

由于在測(cè)試過程中，慣導(dǎo)的安裝方向與雙天線方向經(jīng)常存在誤差，故需要把GNSS雙天線航向偏差補(bǔ)償?shù)綉T導(dǎo)的軸向方向上，因此需要在應(yīng)用雙天線時(shí)進(jìn)行標(biāo)定提高精度。

注意：下次測(cè)試，如果安裝能保證慣導(dǎo)與天線的位置，方向都沒有改變可不用重復(fù)上述步驟，直接測(cè)試；如果位置有變化，先將慣導(dǎo)內(nèi)上一次補(bǔ)償?shù)慕嵌惹辶?，再重?fù)上述步驟重新校準(zhǔn)。

6??導(dǎo)航后處理功能設(shè)置

為了能提供高精度的位置滿足街景等應(yīng)用需求，設(shè)置支持后處理功能。后處理功能的實(shí)現(xiàn)首先需要建立基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站存儲(chǔ)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。以Novatel公司GNSS板卡為例，基準(zhǔn)站需要存儲(chǔ)至少下面幾條語句：

?Log comX rangecmpb ontime 1

?Log comX rawephemb ontime 300

?Log comX bdsephemerisb ontime 300

?Log comX gloephemerisb ontime 300

其次需要將DT200產(chǎn)品的協(xié)議COM0口連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并對(duì)COM0口配置如下：

$cmd,through,com0,rangecmpb,1*ff

$cmd,through,com0,rawephemb,1*ff

$cmd,output,com0,rawimusb,0.01*ff

采集設(shè)備可用ComCenter等串口記錄軟件或上位機(jī)軟件記錄數(shù)據(jù)，最后將記錄的基站、COM0輸出數(shù)據(jù)用后處理軟件進(jìn)行處理，即可得到精密的位置數(shù)據(jù)信息（后處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式兼容Novatel后處理軟件InertialExploer）。

7??差分功能設(shè)置

載波相位差分技術(shù)又稱為RTK技術(shù)（Real Time Kinematic），是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。它能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高精度位置信息。設(shè)備在差分狀態(tài)下，首先利用已知精確三維坐標(biāo)的差分GNSS基準(zhǔn)站，求得偽距修正量或位置修正量，再將這個(gè)修正量實(shí)時(shí)發(fā)送給移動(dòng)站設(shè)備，對(duì)設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以提高定位精度。

差分功能的實(shí)現(xiàn)首先需要建立差分基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站設(shè)備選用我司型號(hào)Simbase90。其次需要將基準(zhǔn)站輸出信息通過無線數(shù)傳電臺(tái)或者4G DTU傳送給產(chǎn)品。以下為Simbase90基準(zhǔn)站具體差分設(shè)置說明如下：

基準(zhǔn)站Simbase90安裝及使用說明：

安裝步驟：

??準(zhǔn)備好筆記本電腦、本產(chǎn)品裝箱單上所標(biāo)示的物品。

??GNSS 天線旋擰到磁基座上并固定擺放在高處以保證能夠接收到良好的 GNSS 信號(hào)。

??將天線饋線連接到 GNSS 天線和主機(jī)單元“GNSS”接口上，使用時(shí)避免帶電拔插接插件。

??將“Simbase 90”上的網(wǎng)口用網(wǎng)線連接到筆記本電腦的網(wǎng)口。

??檢查各個(gè)連接位置，確保各接點(diǎn)均連接正確。

??設(shè)備供電并在筆記本電腦上打開網(wǎng)頁，設(shè)置好電腦的本地 IP，在網(wǎng)頁輸入設(shè)備的 IP，進(jìn)入設(shè)備的內(nèi)置網(wǎng)頁。此時(shí)有以下幾種情況定基站。

⑴知道基站點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，點(diǎn)擊按鈕?Receiver Configuration — — Reference?Station?直接寫經(jīng)緯度，定好基站。

⑵可以使用設(shè)備當(dāng)前位置定基站的方式，點(diǎn)擊按鈕?Receiver Configuration——Reference Station——Here——OK

⑶可以使用平均值定位基準(zhǔn)點(diǎn)，點(diǎn)擊按鈕?Receiver Configuration——Reference?Station——Average——OK

注意：如果基站位置發(fā)生變化需要重新定位。

DT200數(shù)據(jù)連接和配置：

??按照 DT200整體安裝設(shè)備方法安裝好設(shè)備。

??然后把差分?jǐn)?shù)據(jù)源接到慣導(dǎo)口 com2上即可。

8??固件更新升級(jí)

1、設(shè)備斷電狀態(tài)下，連接設(shè)備COM0口

2、打開“客戶端升級(jí)軟件.exe”選擇正確的串口，設(shè)備上電，等待提示點(diǎn)擊確定

3、點(diǎn)擊批量下載，選擇程序所在文件夾，等待燒寫，導(dǎo)航、協(xié)議都燒寫完畢，關(guān)閉升級(jí)軟件，重啟設(shè)備。

9??接口定義

9.1??設(shè)備接口

對(duì)外提供31PIN 鎖緊組件連接器，該接口為31芯矩形連接器，用于電源， 導(dǎo)航數(shù)據(jù)輸出，PPS 輸出，EVENTMARK、里程計(jì)信息輸入等，接線定義見表。表?1?數(shù)據(jù)插座接線定義。

附錄 A 常見故障及解決方法

Q:設(shè)備不定位：

A:天線放置室外不受遮擋位置，觀察設(shè)備搜星情況，如后天線搜星數(shù)為零或少于四顆，則不能定位，檢查天線與慣導(dǎo)連接；檢查慣導(dǎo)供電是否正常，慣導(dǎo)供電后檢查慣導(dǎo)后天線接口是否有5V 電壓；檢查導(dǎo)航模式配置。

Q：設(shè)備定位但不定向：

A:確認(rèn)衛(wèi)星天線不受遮擋，觀察慣導(dǎo)搜星情況，如前天線搜星數(shù)為零或少于四顆，則不能定向，檢查天線連接。檢查慣導(dǎo)供電是否正常，檢查慣導(dǎo)前天線是否有5V 電壓；檢查導(dǎo)航模式配置。

Q：計(jì)算機(jī)接收不到設(shè)備數(shù)據(jù)：

A：檢查串口是否被計(jì)算機(jī)識(shí)別，檢查慣導(dǎo)線纜連接，檢查慣導(dǎo)是否正常供電。

Q：設(shè)備定位定向但不能差分：

A：檢查基站是否配置、輸出差分信息；檢查慣導(dǎo)串口是否設(shè)置為 RTK 輸入，串口波特率是否和鏈路設(shè)備（電臺(tái)或者4G 模塊）的波特率一致；排查時(shí)可以先將慣導(dǎo)直接連接基站差分口看是否能進(jìn)入差分問題，再排查鏈路設(shè)備是否配置正確。

Q：設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際存在明顯出入：

A：確認(rèn)慣導(dǎo)和天線是否固定在同一載體上；檢查慣導(dǎo)供電電壓不要低于10V，有些電源供電不穩(wěn)定或者供電電壓太低造成慣導(dǎo)陀螺輸出異常導(dǎo)致組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)異常，慣導(dǎo)輸出GTIMU 語句，產(chǎn)品靜止放置，觀察三軸陀螺數(shù)據(jù)的一致性，如出入較大則很有可能陀螺出現(xiàn)異常。

Q：設(shè)備長時(shí)間正常工作后，外殼發(fā)燙正常嗎？

A：慣導(dǎo)在供電正常的情況下長時(shí)間工作,內(nèi)部器件工作產(chǎn)生熱量，熱量會(huì)通過外部殼體散發(fā)，所以摸起來外殼發(fā)燙。另外慣導(dǎo)的元器件經(jīng)過高低溫老練，慣導(dǎo)主機(jī)在出廠之前經(jīng)過高低溫標(biāo)定和高低溫工作等溫度試驗(yàn)，所以慣導(dǎo)自身發(fā)熱不會(huì)影響慣導(dǎo)工作和精度。

如有問題可隨時(shí)聯(lián)系我們。