UB4B0 GPS/BDS/GLONASS/Galileo 全系统全频点高精度板卡
修订记录 修订版修订记录日期 V0.2 初稿 2017 年 03 月 免责声明本文档提供有关和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司产品的信息 本文档并未以暗示 禁止反言或其他形式转让本公司或任何第三方的专利 商标 版权或所有权或其下的任何权利或许可 除和芯星通在其产品的销售条款和条件中声明的责任之外, 本公司概不承担任何其它责任 并且, 和芯星通对其产品的销售和 / 或使用不作任何明示或暗示的担保, 包括对产品的特定用途适用性 适销性或对任何专利权 版权或其它知识产权的侵权责任等, 均不作担保 若不按手册要求连接或操作产生的问题, 本公司免责 和芯星通可能随时对产品规格及产品描述作出修改, 恕不另行通知 对于本公司产品可能包含某些设计缺陷或错误, 一经发现将收入勘误表, 并因此可能导致产品与已出版的规格有所差异 如客户索取, 可提供最新的勘误表 在订购产品之前, 请您与本公司或当地经销商联系, 以获取最新的规格说明 * 和芯星通 Unicorecomm,Nebulas 及其徽标已由和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司申请注册商标 其它名称和品牌分别为其相应所有者的财产 版权所有 2009-2012, 和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司 保留所有权利 前言本 用户手册 为您提供有关和芯星通 UB4B0 的硬件特性, 安装使用和性能指标等信息 注 : 本手册为通用版本, 请用户根据实际购买产品配置, 针对 CORS RTK Heading 等不同使用需求选择参考阅读 适用读者本 用户手册 适用于对 GNSS 接收机有一定了解的技术人员使用 它并不面向一般读者 文档结构本 用户手册 包括以下各章内容 : 1 产品简介 : 概述产品的功能与特性 2 产品安装 : 提供有关接收机安装指导 3 PC Utility 配置 : 提供有关通过 UPrecise 连接接收机进行显控的指导 4 固件升级 : 简要介绍通过串口方式或网络方式进行固件升级的步骤 5 硬件接口 : 提供接收机硬件接口的所有信息 附录一 机械图 附录二 技术指标 I
目录 1 产品简介... 3 2 产品安装... 4 2.1 开箱检查... 4 2.2 静电防护... 4 2.3 板卡概览... 5 2.4 安装导引... 6 3 PC UTILITY 配置 (UPRECISE)... 11 3.1 软件简介... 11 3.2 操作步骤... 12 4 固件升级 (WINCONFIG)... 13 5 硬件接口... 21 5.1 电源输入... 21 5.2 射频输入... 21 5.3 外部时钟输入... 21 5.4 串口接入... 22 5.5 接口引脚定义... 22 附录一 机械图... 25 附录二 技术指标... 26 II
1 产品简介 感谢您购买和使用 UB4B0 GPS/BDS/GLONASS/Galileo 全系统全频点高精度 OEM 板卡 该板卡采用公司新一代全系统多核高精度 SoC 芯片 Nebulas-II 该芯片基于公司成熟的星云基带芯片核心技术, 采用 55nm 低功耗工艺, 支持 432 个超级通道, 内置宽带 ADC 和抗干扰单元, 集成了两颗 600MHz 的 ARM 处理器和专用高速浮点运算处理器, 提供更强大的卫星导航信号处理能力 UB4B0 板卡提供毫米级载波相位观测量和厘米级 RTK 定位输出, 支持芯片级多路径抑制及低仰角跟踪 ;UB4B0 领先的瞬时 RTK 和长距离 RTK 技术, 适合高精度测量定位应用 尤其适合大地测量 工程测量 形变监测 机械控制 气象监测 精密农业 港口机械 连续运行参考站 (CORS) 等应用 图 1-1 UB4B0 板卡 基于 Nebulas-II 全新多系统多频高性能 SoC 芯片 432 通道, 超级通道和专用快捕引擎 支持 BDS GPS GLONASS Galileo SBAS 和 QZSS 等 硬件尺寸兼容市场主流 GNSS OEM 板 支持支持 GPS/BDS/GLONASS/Galileo 单系统独立定位和多系统联合定位 3
UB4B0 User Manual 支持先进的多路径抑制技术和低仰角跟踪技术 毫米级的载波相位观测值 高可靠性 高稳定性 适合严酷的工作环境 板载 MEMS 组合导航 * 支持 RS232, Ethernet,1PPS, 外部时钟等输入 2 产品安装 本章主要讲述产品包装列表及详细的产品安装步骤 2.1 开箱检查 收到 UB4B0 产品包装后, 请仔细查看内容是否完备 : UB4B0 板卡及评估板套件 (EVK)( 或外壳 ) 用户手册 ( 随卡附送的 CD 内 ) 命令手册 ( 随卡附送的 CD 内 ) UPrecise 显示软件 ( 随卡附送的 CD 内 ) MMCX 天线连接线缆 交叉串口线 2.2 静电防护 UB4B0 板卡上很多元器件易受静电损坏, 进而影响 IC 电路及其他元件 请在开启防静电吸 塑盒前做好以下静电防护措施 : 静电放电 (ESD) 会损坏组件 请在防静电工作台上操作板卡, 同时应佩戴防静电腕带 并使用导电泡沫垫板 如果没有防静电工作台可用, 应佩戴防静电腕带并将其连接到机 箱上的金属部分, 以便获得防静电保护 4
取放板卡时尽量接触板卡边缘, 不要直接触摸板卡上的元器件 取出板卡请仔细检查元器件是否有明显松弛或受损等 有问题请及时联络本地经销商 请保留包装箱及吸塑盒, 以备后用 ( 存储运输等 ) 2.3 板卡概览 Antenna RF Section Nebulas External CPU I/O External Clock 图 2-1 结构框图 1. 射频部分 接收机通过同轴电缆从天线获取过滤和增强的 GNSS 信号 射频部分将射频输入信号转换 成中频信号, 并将中频模拟信号转换为 Nebulas-II 芯片 (UC4C0) 所需的数字信号 2. Nebulas-II 芯片 ( UC4C0) Nebulas-II 芯片是和芯星通公司新一代全系统多核高精度 SoC 芯片 Nebulas-II 该芯片 基于公司成熟的星云基带芯片核心技术, 采用 55nm 低功耗工艺, 支持 432 个超级通道, 内置 5
UB4B0 User Manual 宽带 ADC 和抗干扰单元, 集成了两颗 600MHz 的 ARM 处理器和专用高速浮点运算处理器, 提供更强大的卫星导航信号处理能力 3. MEMS 此功能是选配功能 若选择了 GNSS+INS 功能, 板卡集成了板载 MEMS 芯片 在楼群 隧道 高架桥和树木等复杂环境下, 可有效解决因卫星信号遮蔽导致的定位结果中断 突变等情况, 可提供连续 高质量和高输出率的定位结果 此外,UB4B0 还支持里程计输入和外部高精度 IMU 接入, 可提供更优异的组合导航定位性能 4. 秒脉冲 (1PPS) UB4B0 提供 1 个输出脉宽和极性可调的 1PPS 信号 5. 事件输入 (Event) UB4B0 支持 (Event Mark Input) 信号输入 6. 复位 (RST) 低电平有效, 电平有效时间不少于 5 毫秒 7. I/O 电源输入, 数据通讯端口, 脉冲触发,LED 等接口 2.4 安装导引 UB4B0 产品以板卡形式交付, 用户可以根据应用场景和市场需要灵活组装 下图显示了使 用评估套件 (EVK) 的 UB4B0 典型安装, 用户也可使用其他的接收机外壳进行安装, 方法同此 6
图 2-2 安装示意图 为保证高效的安装, 请于安装板卡前, 准备好以下内容 : UB4B0 板卡及评估板套件 (EVK)( 或外壳 ) 用户手册 命令手册 UPrecise 显示软件 ( 随卡附送的 CD 内 ) 性能可靠的天线 MMCX 天线连接线缆 带有串口的台式机或笔记本电脑 (Windows XP/Win7), 并已经安装好相关串口驱动及 UPrecise 软件 准备好以上必须及辅助设备后, 请按照以下步骤进行安装 : 1. 将 UB4B0 板块对齐定位孔和插针, 安装在评估套件 (EVK) 上,EVK 为板 7
UB4B0 User Manual 卡供电, 并把 OEM 板的各种接口引出来, 提供与外部设备直接通讯的标准接口 图 2-3 UB4B0 安装 2. 选择适当增益的 GNSS 天线, 并将 GNSS 天线架设在稳定 无干扰 无遮 挡的区域, 通过同轴射频电缆连接天线和板卡 8
图 2-4 连接射频信号线缆 注意 : 板卡的 RF 接头为 MMCX, 需根据封装选择适合的连接线 板卡天线接口端的输入信号增益在 25-35dB 间为最优, 请据此选择合适的天线 天线电缆和在线 LNA 缺省设置下,UB4B0 板卡天线接口会提供 5V DC 天线馈电 3. 连接 PC 和 EVK 的串口, 或通过网线连接 ETHERNET 端口到网络接口 图 2-5 连接串口线 9
UB4B0 User Manual 图 2-6 连接网线 4. 连接 12V 适配器到 EVK 的电源, 启动 UB4B0 板卡 电源 图 2-7 供电接口 10
5. 启动 PC 机上安装的 UPrecise 控制软件, 并通过软件连接接收机 6. 通过 UPrecise 对接收机进行操作并记录相关数据 注意 : 板卡较长时间未使用, 或者上次使用地点距离当前使用地点距离在 1000Km 以上, 有可能导致首次开机收星定位变慢 这种情况下, 请先使用 FRESET 命令清除较旧的星历和历书信息 ( 此命令也会同时清除板卡设置信息 ) FRESET 命令执行后, 板卡将会重启, 采集新的星历和历书需要连续工作 15min 以上 3 PC Utility 配置 (UPrecise) 3.1 软件简介 UB4B0 显控软件 UPrecise 为采用 UB4B0 模块的接收机用户提供图形化的界面, 通过该软 件, 用户可便捷地对接收机进行各种设置, 迅速得到接收机状态及所需信息 UPrecise 包含以下基本功能 : 连接接收机, 配置波特率等 显示卫星概略方位 PRN 信噪比的图形化窗口(Constellation View) 接收机当前点和历史点的轨迹窗口, 并显示位置速度和时间 (Trajectory View) 用于记录各类日志的图形化窗口, 并可向接收机下发指令 (Logging Control View) 对接收机下发指令的窗口 (Console View) 下发指令到接收机 轨迹点显示 升级固件 TTFF 测试 11
UB4B0 User Manual 图 3-1 UPrecise 界面 3.2 操作步骤 1. 按图 2-2 安装示意图装导引安装好电源 天线等连接板卡, 并打开 EVK 开关 2. 文件 -> 连接串口, 设置波特率, UB4B0 缺省波特率为 115200bps 图 3-2 UPrecise 配置波特率 3. 点击接收机设置按钮, 配置 NMEA 消息输出 建议配置 GPGGA,GPGSV 等语句 12
图 3-3 UPrecise 配置 NMEA 输出 4. 点击接收机设置按钮, 配置 NMEA 消息输出, 点击发送 建议配置 GPGGA,GPGSV 等语句 或 5. 在数据会话窗口, 直接点击 Send all Message 即可完成所有 NMEA 消息输出 ( 更新率为 1Hz) 在数据会话窗口可点击右键可调节: 输出 log 字体大小, 停止 / 恢复 log 输出, 或者清楚 log 内容等 6. 查看使用 UPrecise 各类视图, 根据需求配置或输入指令 4 固件升级 (WinConfig) WinConfig 软件包含在接收机附送的光盘内, 用于实现 UB4B0 的本地和远程网络升级, 请 按以下步骤进行安装 : 注意 : 对接收机进行固件升级时, 请停止对接收机的所有操作, 并选择正确的固件升级包 升 级过程中切勿断电或中断! 步骤 1: 点击程序图标, 运行程序后, 出现如下画面 : 13
UB4B0 User Manual 图 4-1 WinConfig 界面 步骤 2: 从界面点击 下一步 按钮, 点击浏览选择升级包文件 : 图 4-2 选择升级包 14
步骤 3: 点击 下一步 按钮, 出现选择通讯类型界面 : 图 4-3 选择通讯类型 步骤 4: 选择通讯类型, 确定升级方式为串口方式 (COM) 还是网络方式 (TCP) 升 级, 点击下一步, 进行串口配置或网络配置 : 15
UB4B0 User Manual 图 4-4 串口方式升级 当使用串口升级时, 请使用板卡串口 1 或串口 2 16
图 4-5 网络方式升级 步骤 5: 用户配置正确的接收机 IP 后, 升级后需要重启接收机, 请对 升级后重启接 收机 复选框打勾 配置完毕, 点击 下一步 按钮, 进入配置信息汇总界面 : 图 4-6 串口方式升级配置信息 17
UB4B0 User Manual 图 4-7 网络方式升级配置信息 步骤 6: 确定配置无误, 点击 完成 按钮, 进入升级主界面, 当 WinConfig 正确连接 上接收机, 将出现如下界面 : 18
图 4-8 固件升级 步骤 7: 点击 开始升级 按钮即可开始升级 Firmware: 图 4-9 串口方式升级成功 19
UB4B0 User Manual 图 4-10 网络方式升级成功 当正在升级的时侯, 开始升级 按钮是灰的, 是不可点击的, 只有当升级完成或升级 过程中出错时, 开始升级 按钮才可以继续点击 20
5 硬件接口 本章简要介绍 UB4B0 接收机的 I/O 信号端口及电气特性, 请正确连接信号以避免对设备 的不必要损坏 5.1 电源输入 指标 描述 可接受电压输入范围 3.3V +5%/-3% 请尽量避免频繁开关电源, 建议通断电操作间隔大于 5 秒 5.2 射频输入 指标 RF 输入电平 RF 输入信号 描述 -85 dbm ~ -105 dbm BDS B1/B2/B3 + GPS L1/L2+GLONASS L1/L2+Galileo E1/E5a/E5b LNA 供电 +4.75 ~ +5.10 VDC, 0 ~ 100 ma 5.3 外部时钟输入 指标 外部时钟输入 描述 频率 : 10 MHz 电压峰峰值 : 1.2V~1.8V 频率稳定度 : 最大 ± 0.5 ppm 波形 : 正弦 21
UB4B0 User Manual 5.4 串口接入 指标 波特率 描述 默认 115200bps 请在配置串口时, 保证波特率与数据量匹配, 并确认您的硬件设备支持所设置的波特率, 否则会导致异常 5.5 接口引脚定义 板上提供两个双排插针, 作为对外接口 其中一个 2x12 的 2.0mm 间距双排针, 为主接口, 引脚定义如下 : 管脚 信号 类型 描述 备注 1 GND 地 数字地 2 RTK LED 输出 RTK LED LVTTL, 高电平有效 3 Reserved 保留 保留 保留 4 PPS 脉冲 1PPS 秒脉冲输出 LVTTL 5 VCC 电源 板卡供电,+3.3V +5%/ 3% 6 VCC 电源 板卡供电,+3.3V +5%/ 3% 7 RxD3 输入 多路复用管脚, LVTTL 22
管脚信号类型描述备注 Event2 默认 : COM3 接收数据 8 Event1 输入 外部事件触发输入 LVTTL 9 ERROR 输出 板卡错误 LED LVTTL, 低电平有效 10 Satellite LED 输出 卫星 LED LVTTL, 低电平有效 11 CTS2 输入 COM2 清除发送 LVTTL 12 RESETIN 输入 板卡硬件复位 LVTTL, 低电平有效, 持续时间 >20us 13 RTS2 输出 COM2 请求发送 LVTTL 14 RxD2 输入 COM2 接收数据 LVTTL 15 CTS1 输入 COM1 清除发送 RS-232 16 TxD2 输出 COM2 发送数据 LVTTL 17 RTS1 输出 COM1 请求发送 RS-232 18 RxD1 输入 COM1 接收数据 RS-232 19 TxD3 输入 / 输 多路复用管脚, LVTTL GPIO0 出 默认 : COM3 发送数据 20 TxD1 输出 COM1 发送数据 RS-232 21 USB D (-) 双向 USB 接口数据 (-) 90 Ω 差分线对, 5V 22 USB D (+) 双向 USB 接口数据 (+) 90 Ω 差分线对, 5V 23 GND 地 数字地 24 GND 地 数字地 注 : 此外,UB4B0 提供一路 10/100M 以太网接口 CAN 总线 里程计接口 使用一个 2x8 的 2.0mm 间距双排插针 接口定义如下 : 23
UB4B0 User Manual 管脚信号功能描述 1 ETH_RD- 以太网口接收数据的负极, 差分 连接到 RD- 对 2 ETH_RD+ 以太网口接收数据的正极, 差分 连接到 RD+ 对 3 CENT_RD 以太网口变压器中心接收抽头连接到 RD Center Tap 4 ETH_TD+ 以太网口发送数据的正极, 差分 连接到 TD+ 对 5 ETH_TD- 以太网口发送数据的负极, 差分 连接到 TD- 对 6 CENT_TD 以太网口变压器中心发送抽头 连接到 TD Center Tap 7 ETH_LINK 以太网口连接指示灯 低电平 : 连接建立 ; 高电平 : 未连接 ; 8 ETH_SPD 以太网口网速指示灯 低电平 :100Mbps 高电平 :10Mbps 9 GND 地 数字地 10 CAN_TX CAN 总线的发送数据 11 CAN_RX CAN 总线的接收数据 24
12 PPS2 1PPS 秒脉冲输出 LVTTL 13 GND 地 数字地 14 SPEED 里程计速度输入 15 FWR 里程计方向信息输入 16 GND 地 数字地 附录一 机械图 25
UB4B0 User Manual J1: MMCX female,gnss 天线接口 J2: MMCX female,10m 外部时钟接口 J3: 2x12 双排插针 (2.0mm 间距 ) J4: 2x8 双排插针 (2.0mm 间距 ) 附录二 技术指标 性能指标通道 384 通道, 基于 Nebulas 芯片 初始化时间 小于 10 秒 ( 典型值 ) 信号 BDS B1/B2 /B3 GPS L1/L2/L5 GLONASS L1/L2 Galileo E1/E5a/E5b 26
单点定位 平面 :1.5m 初始化可靠 大于 99.9% (RMS) 高程 :3.0m 性 首次定位时 冷启动 :45s 间 RTK (RMS) 观测精度 平面 :1cm+1ppm 差分数据 RTCM 2.X/3.X CMR 高程 :1.5cm+1ppm 数据格式 NMEA-0183,Unicore BDS GPS GLONASS Galileo 数据更新率 20Hz (RMS) B1/L1 C/A/E1 码 B1/L1/E1 载波相位 10cm 10cm 10cm. 10cm 时间精度 (RMS) 1mm 1mm 1mm 1mm 速度精度 (RMS) 20ns 0.03m/s B2/L2P(Y) 10cm 10cm 10cm 10cm 网络协议 NTRIP HTTP FTP /E5b 码 B2/L2/E5b 1mm 1mm 1mm 1mm 载波相位 B3/L5/E5a 码 10cm 10cm 10cm B3/L5/E5a 1mm 1mm 1mm 载波相位 物理特性 尺寸 重量 工作温度 100 60 11.4 mm 48g -40 ~+85 27
UB4B0 User Manual 存储温度 湿度 I/O 接口 -55 ~+95 95% 无凝露 2x12 插针 2x8 插针 天线接口外部时钟接口振动冲击 MMCX MMCX GJB150.16-2009,MIL-STD-810 GJB150.18-2009,MIL-STD-810 电气指标 电压 3.3VDC +5%/ 3% 天线 LNA 供电 电压纹波 4.75~5.10V, 0~100 ma 100mV p-p(max) 功耗 2.8W ( 典型值 ) 功能接口 串口 网口 1PPS 接口 1x UART (RS-232),2 x UART(LV-TTL), 460800bps 1x LAN,10/100M LV-TTL 28