组合导航模块 数据手册 产品名称 : 组合导航模块 产品型号 : 历史版本 版本描述制定日期 V1.01 初始版本 Benson 20171017 1 / 17-001,A/1
目录 1. 产品简介...2 2. 典型应用...2 3. 产品特点...2 4. 性能指标...2 5. 安装说明...3 6. PIN 脚功能描述... 4 6.1PIN 脚示意图...4 6.2 PIN 脚定义... 4 7. 电气特性...5 7.1 绝对最大值...5 7.2 运行条件...6 8. 传输及外设接口...6 9. 默认配置...7 9.1 串口设置 (CFGPRT)...7 9.2 消息设置 (CFGMSG)... 7 9.3 导航系统设置 (CFGNAV... 8 9.4 NMEA 输出设置 (CFGNMEA)...8 10. 机械规格...9 11. 包装及运输...10 11.1 ESD 防护... 10 12. 参考设计...10 12.1 设计注意事项... 10 12.2 天线...11 12.3 串口...12 12.4 参考设计原理图...12 12.5 参考设计 PCB 封装...14 12.6 推荐炉温曲线...14 13. 联系方式...15 2 / 17-001,A/1
1. 产品简介 是一款高性能的面向车载导航领域的车载组合导航模块, 采用 GNSS/INS 组合导航定位技术 凭借高精度六轴惯性器件, 和成熟的惯导算法, 无需里程计或速度信号接入, 且无严格安装要求, 即使在隧道 车库等环境下也能为车辆提供高精度定位 外形尺寸紧凑, 采用 SMD 焊盘, 支持标准取放及回流焊接 具有高灵敏度 低功耗 抗干扰 高性能等特点 图 1: 正视图 2. 典型应用 车辆高精度导航 公交车智能交通 车辆远程监控 3. 产品特点 GNSS/INS 组合导航定位技术 GNSS 定位技术 :BDS/GPS 系统联合定位 低功耗设计技术 无需里程计或外部速度信号 无严格安装要求 零速探测与零速修正技术 高灵敏度设计 支持 AGNSS, 快速定位 ; 16.9mm 12mm 的 SMD 表面贴封装尺寸 ; 外部 DCDC 提供内核电源 ; 工业级标准 符合 RoHS,CE,FCC 标准 2 / 17-001,A/1
4. 性能指标 电源 电压 3.0V~3.6V 射频输入 频率 BDS B1,GPS L1 驻波比 1.5 输入阻抗 天线增益 50Ω 15~30dB 物理特性 尺寸 输入 / 输出数据接口 UART 16.9*12.2*2.4( 单位 :mm) 2 个 UART, LVTTL 电平. 波特率 9600~230400bps 可调, 默认为 9600bps 天线检测 支持有源天线状态检测 状态检测支持正常, 短路, 开路三种 备注 : 有源天线, 使用模块馈电 GNSS 性能 频率 BDS B1,GPS L1 冷启动 : 32s 首次定位时间 TTFF [1] 热启动 : 1s 重捕获 : 1s [2] 定位精度 2.5m [3] 测速精度 GPS+BDS 双模 : 0.1m/s BDS GPS 灵敏度 [4] PPS 跟踪 -160dBm -162dBm 捕获 -145dBm -147dBm 支持 2 / 17-001,A/1
数据更新率 导航数据格式 1Hz NMEA 0183( 兼容北斗 ) 用户自定义 INS 性能 GNSS 信号丢失 60s [5] 10% 行驶距离 (1)All satellites at -130dBm (2)CEP,50%,24hours static,-130dbm,>6 SVs (3)50%@30m/s (4)Demonstrated with a good external LNA (5) 需开阔路段下动态行驶 5 分钟 5. 安装说明 a. 模块需要在上电前固定在车辆上, 为保障使用效果, 上电过程中禁止挪动模块 b. 安装方向要求模块的 X 轴与车辆的前向 ( 车辆行驶方向 ) 保持大致一致, 对于安装角误差没有严格限制 : 俯仰角安装误差 横滚角安装误差在 30 度以内, 航向角安装误差 45 度以内即可 c. 使用限制 : 本产品仅适用于车载 ( 加速度小于 2g), 需要刚体连接 图 5-1 安装示意图 3 / 17-001,A/1
6. PIN 脚功能描述 6.1PIN 脚示意图 图 6-1 PIN 脚示意图 6.2 PIN 脚定义 表 6-1 模块 PIN 脚定义 序号 名称 I/O 电平标准 描述 1 NRST I External reset, active low 2 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 3 PPS O 1PPS,Time pulse 4 EXTINT I External Interrupt Pin( 不用, 则悬空 ) 5 GPIO I GPIO 4 / 17-001,A/1
6 TXD1 O Serial port 1 send: data( 不用, 则悬空 ) 7 RXD1 I Serial port 1 receive: data( 不用, 则悬空 ) 8 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 9 VCC_RF O 3.3V±10% Output Voltage RF section( 不用, 则悬空 ) 10 GND I Ground 11 RF_IN I GNSS signal input(bd2 B1+GPS L1) 12 GND I Ground 13 GND I Ground 14 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 15 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 16 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 17 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 18 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 19 NC - NC( 请勿连接任何网络 ) 20 TXD0 O Serial port 0 send: data, FW update 21 RXD0 I Serial port 0 receive: data, FW update 22 VRTC I 2.0V~3.6V Backup voltage for RTC 7. 电气特性 7.1 绝对最大值 参数 符号 最小值 最大值 单位 条件 供电电压 (VCC) Vcc -0.5 3.6 V VCC 最大纹波 Vrpp 0 50 mv 输入管脚电压 Vin -0.5 Vcc +0.2 V 存储温度 Tstg -45 125 ESD VESD(HBM) 2000 V All pins 5 / 17-001,A/1
7.2 运行条件 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件 供电电压 (VCC) Vcc 3.0 3.3 3.6 V RTC 供电电压 (VRTC) Vrtc 2.0 3.0 3.6 V 峰值电流 Iccp 100 ma Vcc = 3.3 V 输入管脚低电平 Vin_low 0.2*Vcc V 输入管脚高电平 Vin_high 0.7*Vcc V 输出管脚低电平 Vout_low 0.4 V Iout = 8 ma 输出管脚高电平 Vout_high Vcc 0.4 V Iout = 8 ma 天线增益 Gant 15 30 db 接收机链路噪声系数 NFtot 3 db 运行温度 Topr -40 85 存储温度 Topr -45 125 8. 传输及外设接口 PPS 秒脉冲 (PPS): 提供 1 个输出脉宽和极性可调的 PPS 信号 PPS 信号可为外部系统提供授时功能, 脉冲边缘触发方式以及宽度可调, 默认情况下每秒输出一个脉冲 UART 模块有两组串口, 分别为 UART0 与 UART1 UART0 支持数据传输 固件升级功能, 输入 / 输出信号类型为 LVTTL 电平 默认波特率为 9600bps, 最高可设为 230400bps, 串口波特率均可由用户自行配置 设计产品时请确保 UART 0 连接 PC 或外部处理器, 用于固件升级 UART1 仅支持数据传输, 不支持固件升级, 留作备用 GPIO 预留 1 个通用 GPIO 接口, 可由用户灵活应用 EXTINT 提供 1 个外部中断信号 (External Interrupt) 输入管脚 当模块进入低功耗休眠模式, 此信号可用于唤醒 如果不使用, 该信号可以悬空 6 / 17-001,A/1
9. 默认配置 9.1 串口设置 (CFGPRT) 串口号 参数名 默认配置 说明 波特率 9600 串口 0 输入协议指示 1 MXT 协议 输出协议指示 3 NMEA 协议 +MXT 协议 波特率 9600 串口 1 输入协议指示 1 MXT 协议 输出协议指示 0 关闭 9.2 消息设置 (CFGMSG) 消息类型 参数名 默认配置 说明 NMEA 消息 RMC 1 1Hz 输出 VTG 1 1Hz 输出 GGA 1 1Hz 输出 GSA 1 1Hz 输出 GSV 1 1Hz 输出 GLL 1 1Hz 输出 ZDA 0 关闭 GST 0 关闭 TXT 1 1Hz 输出 7 / 17-001,A/1
9.3 导航系统设置 (CFGNAV 参数名 默认配置 说明 NavRate 1000 1000ms 定位频度 MeasRate 0 关闭 DynMode 0 接收机动态模式为自动模式 FixMode 0 接收机定位模式为自动模式 minelev 5 卫星截止角 5 度 9.4 NMEA 输出设置 (CFGNMEA) 参数名默认配置说明 nmeaver h40 默认输出 NMEA4.0 扩展协议 版本 8 / 17-001,A/1
10. 机械规格 模块结构尺寸如下 : 参数 数值 (mm) 参数 数值 A 16.9±0.1 G 1.5±0.1 B 12.2±0.1 H 0.82±0.1 C 2.4±0.1 K( 邮票孔外沿 ) 0.8±0.1 D 1.5±0.1 N( 邮票孔外沿 ) 0.5±0.1 E 1.1±0.1 M 0.9±0.1 F 3.0±0.1 图 10-1 外形尺寸 9 / 17-001,A/1
11. 包装及运输 11.1 ESD 防护 模块为静电敏感器件, 请注意运输和生产过程中的防静电处理 切勿随意用手触摸或用非防静电烙铁进行焊接, 以免损坏模块 图 11-1 防静电处理 12. 参考设计 12.1 设计注意事项 为使 能够正常工作, 需要正确连接以下信号 : (1) 为 VCC 引脚提供可靠的电源 (2) 将模块所有 GND 引脚接地 (3) 连接 RF_IN 信号至天线, 线路保持 50 欧姆阻抗匹配 (4) 确保串口 0 连接到 PC 或外部处理器, 用户可以用此串口接收定位信息数据 软件升级也需要通过该串口进行 (5) 如需使用天线检测功能, 需要使用模块的 VCC_RF 引脚对有源天线进行馈电 为获得良好性能, 设计中还应特别注意如下几项 : (1) 供电 : 良好的性能需要稳定及低纹波电源来保证 电压纹波峰峰值不要超过 50mV 采用 LDO 保证供电纯净 ; 布局上尽量将 LDO 靠近模块放置 ; 加宽电源走线或采用分割铺铜面来传输电流 ; 电源走线避免经过大功率与高感抗器件如磁性线圈 (2)UART 接口 : 确保主设备与 模块管脚信号 波特率对应一致 10 / 17-001,A/1
(3) 天线接口 : 天线线路注意阻抗匹配, 尽量短且顺畅, 避免走锐角 (4) 天线 : 为了保证较好的信噪比, 确保天线与电磁辐射源有很好的隔离, 特别是 1559~1577MHz 频段的电磁辐射 (5)PCB 布板尽量避免在 正下方走线 (6) 本模块是温度敏感设备, 温度剧烈变化会导致其性能降低, 使用中尽量远离高温气流与大功率发热器件 (7) 如需外部对模块进行 RST, 需保证驱动电流 >5mA 12.2 天线 模块采用 3.3V 电源的有源天线时可以把 VCC_RF 引脚输出通过馈电电感给天线供电, 这种情况下可以实现天线检测功能 图 12-1 3.3V 有源天线方案 若采用非 3.3V 的有源天线, 则把天线所需偏置电压 V_BIAS 通过馈电电感给天线供电 图 12-2 其他电压范围的有源天线方案 若采用无源天线, 则把天线与 RF_IN 管脚直接相连, 而 VCC_RF 悬空即可 11 / 17-001,A/1
图 12-3 无源天线方案 12.3 串口 的 2 个串口是 LVTTL 电平, 若需和 PC 连接, 需要通过 RS232 电平转换 图 12-4 串口连接到 PC 12.4 参考设计原理图 最小参考设计原理图如下, 外部提供 VDD 3.3V 和 VBAT 供电, 射频输入接有源天线, 通过 VCC_RF 提供馈电 3.3V 给有源天线工作 通过 DB9 连接电脑串口, 模块串口输出 NMEA0183 协议数据 12 / 17-001,A/1
图 12-5 最小参考设计原理图 射频输入连接无源天线时, 可外部增加 LNA( 低噪放 ) 与 SAW( 声表滤波器 ),LNA 的供电通过模块 VCC_RF 提供 13 / 17-001,A/1
12.5 参考设计 PCB 封装 图 12-6 PCB 封装参考 12.6 推荐炉温曲线 模块焊接推荐炉温曲线如下图示 : 图 12-7 推荐炉温曲线 14 / 17-001,A/1
模块为无铅产品, 默认后续加工为无铅焊接 我公司对模块无铅焊接在实际 SMT 生产中做过验证 以下推荐温度设置以无铅焊接为例 为了保证焊接质量, 建议在模块生产前做预烘烤, 烘烤温度 120 ±5, 烘烤时间 4 个小时 升温阶段升温斜率 : 最大 3 /s 升温温度区间 :50 ~150 预热阶段预热阶段时间 : 60~120s 预热温度区间 : 150~180 回流阶段超过熔点温度 217 的时间 : 40~ 60s 焊接峰值温度 : 不超过 245 冷却阶段降温斜率 : 最大 4 /s 注意事项 : (1) 为防止模块焊接中出现脱落, 请不要将模块设计在板子背面焊接, 即最好不要经历两次焊接循环 (2) 焊接温度的设置取决于产品工厂的诸多因素, 如主板性质 锡膏类型 锡膏厚度等, 请同时参考相关 IPC 标准以及锡膏的指标 (3) 由于有铅焊接温度相对较低, 若采用此焊接方式, 请优先考虑板子上的其他元器件 13. 联系方式 Skylab M&C Technology Co., Ltd. 深圳市天工测控技术有限公司地址 : 深圳市龙华新区龙华办事处工业东路利金城科技工业园 9 栋 6 楼电话 : 86-755 8340 8210( 销售 ) 电话 : 86-755 8340 8510( 技术 ) 传真 : 86-755-8340 8560 E-Mail: sales1@skylab.com.cn 网址 : www.skylab.com.cn www.skylabmodule.com 15 / 17-001,A/1