UB351 北斗 /GPS/GLONASS 高精度 OEM 板 Version:2014/08
修订记录 修订版修订记录日期 -v1.0 首版 2014 年 07 月 -v2.3 增加 UB352 描述, 修改 winconfig 机械图和个别技术指标 2016 年 02 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 2009-2016, 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 UB351 UB352 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 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 I
目录 1 产品简介... 2 2 产品安装... 3 2.1 静电防护... 3 2.2 接收机系统概览... 3 2.3 板卡概览... 3 2.4 安装导引... 4 3 PC UTILITY 配置 (CDT)... 9 3.1 软件简介... 9 3.2 软件安装... 9 4 固件升级 (WINCONFIG)... 12 5 硬件接口... 17 5.1 电源输入... 17 5.2 射频输入... 17 5.3 串口接入... 17 5.4 接口引脚定义... 17 附录一 机械图... I 附录二 技术指标... II I
UB351 用户手册 1 产品简介 感谢您购买和使用 UB351(UB352) 1 三系统五频高精度 OEM 板卡 该板卡采用公司具有完全自主知识产权的多系统多频率高性能 SoC 芯片 -Nebulas TM, 采用低功耗设计, 提供毫米级载波相位观测值和 RTK 定位精度, 支持芯片级多路径抑制, 领先的瞬时 RTK 和定向技术, 尤其适合车辆 无人机等运动载体的高精度导航定位, 农业机械 工程机械 港口机械的自动控制, 以及位移监测 GIS 采集器等应用 UB351/352 高精度 OEM 板卡 基于 Nebulas TM 多系统多频率高性能 SoC 芯片 遵从小巧 经典的设计标准, 硬件尺寸兼容市场主流 GNSS OEM 板 支持 BDS B1/B3+GPS L1/L2+GLONASS L1 导航信号 (UB351) 支持 GPS L1/L2+GLONASS L1/L2+BDS B1 导航信号 (UB352) 支持支持单系统独立定位和多系统联合定位 支持移动基准站的 RTK 功能和定向功能 支持毫米级的后处理和厘米级的 RTK 定位 支持三个 RS232 和 1PPS 高可靠性 高稳定性 适合严酷的工作环境 1 除非相关特性有所不同, 以下均以 UB351/352 的表示方式来称呼 UB351 或 UB352 板卡 2
2 产品安装 本章主要讲述详细的产品安装步骤 2.1 静电防护 UB351/352 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 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 ) 2.2 接收机系统概览 2.3 板卡概览 GNSS 天线 RF 部分 Nebulas SoC 芯片 高性能 CPU I/O 3
UB351 用户手册 图 2-1 UB351/352 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 芯片 (UC260) 所需的数字信号 2. Nebulas 芯片 ( UC260) GNSS 接收机基带芯片 3. External CPU 外部 CPU 包括一个微处理器, 内存, 控制逻辑单元,I/O 接口, 支持电路等 4. 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 UB351/352 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 UB351/352 典型安装 4
为保证高效的安装, 请于安装板卡前, 准备好以下内容 : UB351/352 OEM 板卡 用户手册 Unicore Control and Display Tool(CDT) 评估板套件 (EVK) 性能可靠的天线 MCX 接口天线连接线缆 带有串口的台式机或笔记本电脑 (Windows XP/Win7), 并已经安装好 CDT 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 UB351/352 板卡定位孔和插针与 EVK 对准, 安装在 EVK 上,EVK 为 UB351/352 板卡供电, 并把 UB351/352 板卡的接口引出来, 提供与外部设备直接通讯的标准接口 注意, 在 UB351/352 插针未对准 EVK 插座的情况下, 通电后会导致板卡损坏! 5
UB351 用户手册 2. 选择适当增益的 GNSS 天线, 并将 GNSS 天线架设在稳定 无遮挡的区域, 通过同轴射频电缆连接天线和板卡 请小心插拔 MCX 连接头, 以免损坏板卡 注 :UB351/352 板卡的 RF 接头为 MCX, 需根据封装选择适合的连接线 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 3. 连接 PC 和 EVK 的串口,PC 与 EVK 之间采用交叉串口线连接 ; 4. 连接 12V 适配器到 EVK 的电源 ( 芯为电源正极 ), 启动 UB351/352 板卡 ; 6
5. 启动 PC 机上安装的 CDT 控制软件, 并通过软件连接接收机 ; 6. 通过 CDT 对接收机进行操作并记录相关数据 7
UB351 用户手册 3 板卡 LED 指示灯 包括 : UB351/352 板卡上安装有一个双色 LED 指示灯, 可以指示板卡的基本工作状态, 这些状态 序号 状态 红灯 绿灯 备注 1 单北斗 不亮 0.25s 绿色快闪 2 单点定位其他系统组合 0.25s 0.25s 橙色快闪 ( 红绿都亮 ) 3 单北斗 不亮 1s 绿色慢闪 4 差分定位其他系统组合 1s 1s 橙色慢闪 ( 红绿都亮 ) 5 卫星不足 1s 不亮 红色慢闪 6 状态分隔 空 1s 空 1s 两组定位状态间的分隔 7 异常 0.25s 不亮 红色快闪,1-5 正常状态之外的异常 8 上电 红色常亮 不亮 启动完毕后, 进入其他状态指示 1. 正常状态下从加电开始后的状态指示 : 上电 -> 分隔 -> 卫星不足 -> 分隔 卫星不足 -> 分隔 -> 单点定位 -> 分隔 单点定位 -> 分隔 -> 差分定位 -> 分隔 -> 差分定位 2. 若板卡出现异常, 状态指示则为 : 上电 -> 异常, 或正常状态 -> 异常 8
4 PC Utility 配置 (CDT) 4.1 软件简介 卫星显控软件 CDT(Control &Display Tool) 为采用 UB351/352 板卡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 CDT 包含以下基本功能 : 用于记录各类日志的图形化窗口 (Logging Control View) 对接收机下发指令的窗口 (Console View) 以 ASCII-format 显示当前的接收机的输出窗口 (ASCII View) 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 (Trajectory View) 接收机的位置 速度和时间窗口 (PVT View) 除了上述基本功能外,CDT 还提供了下列高级功能 : 筛选并记录日志 下发指令到接收机 操作及配置 ASCII VIEW 轨迹点操作 切换跟踪窗口显示内容 卫星视图中卫星切换 清零接收机接收状态 4.2 软件安装 和芯星通 CDT 包含在接收机附送的光盘内或可从和芯星通公司网站下载, www.unicorecomm.com 请按以下步骤进行安装 : 步骤 1: 将光盘插入 CD-ROM, 双击安装程序图标, 按提示步骤安装软件, 步骤 2: 从开始菜单选择 [ 程序 ]- [Unicore Softwares]->[Control and Display Tool], 或 双击桌面运行程序图标, 启动 CDT, 界面如下 : 9
UB351 用户手册 图 3-1 CDT 主程序界面 步骤 3: 从菜单中选择 Receiver->Edit, 弹出界面 ( 如图 3-2), 用户可以选择通过串口方式 访问接收机 : 图 3-2 串口配置参数 10
串口 (SerialPort) 配置界面要求设置连接串口参数, 一般使用默认设置, 串口可根据需要 选择, 波特率使用 115200 1. 使用串口连接时, 请确保您的串口配置正确, 详见 7.4 串口接入 ; 2. 建议用户避免对接收机数据端口的交叉控制 该产品支持 3 个串口, 当某端口正被占用或连接到其它设备时, 用户应避免通过另外的端口去改变其配置 例如,CDT 通过 COM1 连接接收机, 用户通过网络方式访问接收机并修改 COM1 的波特率, 会导致 CDT 工作异常 步骤 4: 点击 OK 按钮, 进入正常实时监控状态, 选择 Receiver->Open: 图 3-3 实时监控界面 更多详细操作, 请点击工具栏 Help 参考 CDT Online Help 11
UB351 用户手册 5 固件升级 (WinConfig) WinConfig 软件包含在接收机附送的光盘内, 用于实现 UB351/352 的升级, 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 : 图 4-1 WinConfig 欢迎界面 步骤 2: 从欢迎界面点击 下一步 按钮, 点击浏览选择升级包文件 : 12
图 4-2 选择升级包界面 步骤 3: 点击 下一步 按钮, 出现选择通讯类型界面 : 图 4-3 选择通讯类型界面 步骤 4: 选择通讯类型为串口方式 (COM), 点击下一步, 进行串口配置 : 13
UB351 用户手册 图 4-4 串口方式升级配置界面串口配置界面中 : 通信串口 : 与接收机连接的计算机串口 通信波特率 : 接收机的串口波特率, 通常为 115200bps 下载波特率 : 固件升级过程中计算机与接收机之间的串口通信波特率 其最高速率受限于接收机和计算机所支持的最高串口波特率 对于接收机而言, 该速率为 460800bps; 对于普通计算机串口而言, 该速率为 115200bps 自动重启升级 : 选中该选项时, 固件上装完成后无需对接收机手工复位或开关机 否则, 固件上装完毕后, 需按照软件提示对接收机手工复位或开关机 升级固件时请用户使用接收机串口 1 或串口 2 步骤 5: 配置完毕, 点击 下一步 按钮, 进入配置信息汇总界面 : 14
图 4-5 串口方式升级配置信息 步骤 6: 确定配置无误后, 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 : 图 4-6 固件升级主界面 步骤 7: 点击 开始升级 按钮即可开始升级 Firmware 使用串口升级时 (115200pbs), 15
UB351 用户手册 整个升级过程中约需 28 分钟, 更高的通信速率可以显著缩短固件升级所需的时间 : 图 4-7 串口方式升级成功界面 升级过程中, 开始升级 按钮变灰, 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 步骤 8: 接收机固件上装完毕并完成自动或人工重启后, 接收机即进入正常工作状态 16
6 硬件接口 本章简要介绍 UB351/352 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 6.1 电源输入 指标 描述 输入电压 3.3V +5%/-3% 纹波 100mV p-p( 最大 ) 功耗 1.3W( 典型 ) 启动电流 3 A 小于 30 μs 此电流为最大浪涌电流, 该值很大程度取决于 +3.3V 输入的启动率 如用户在 +3.3V 输入端使用软启动电路可以使该值最小化 请尽量避免频繁开关电源, 建议通断电操作间隔大于 5 秒 6.2 射频输入 指标 RF 输入电平 RF 输入信号 LNA 供电输出 描述 -85 dbm ~ -105 dbm 北斗 B1/B3 + GPS L1/L2 + GLONASS L1 +4.75 ~ +5.10 VDC, 0 ~ 100 ma 6.3 串口接入 指标 波特率 描述 默认 115200bps 6.4 接口引脚定义 板上提供一个 2x10 的 2.0mm 间距双排插针, 作为对外接口, 引脚定义如下 : 17
UB351 用户手册 针脚 信号 类型 描述 备注 1. LNA_PWR PWR 天线馈电输入 外部 LDO 输出的用于天线 LNA 供电的 5.5-12V DC 2. 3.3V PWR 电源输入 3.3 V +5%/-3% 3. 保留 IO 保留 保留 4. RXD3 IO COM3 输入接收数据 LVTTL 电平 5. RESETIN I 复位输入 低电平有效 >20ms 时长 6. 保留 O 保留 保留 7. EVENT IO Event 输入 暂未支持 8. NC NC 9. TXD3 O COM3 输出发送数据 LVTTL 电平 10. GND PWR 数字和电源地 11. TXD1 O COM1 输出发送数据 LVTTL 电平 12. RXD1 I COM1 输入接收数据 LVTTL 电平 13. GND PWR 数字和电源地 14. TXD2 O COM2 输出发送数据 LVTTL 电平 15. RXD2 I COM2 输入接收数据 LVTTL 电平 16. GND PWR 数字和电源地 17. PV O 位置有效性指示 高电平有效若需要 LED 指示灯, 请将此管脚引至 LED 二极管的阳极 18. GND PWR 数字和电源地 19. PPS O 时标输出 LVTTL 电平 20. NC NC 18
附录一 机械图 注 : 1. 尺寸表示为 mm [ 英寸 ]; 2. 连接器, J1: MCX( 母 );J4: 2x10 双排插针 (2.0mm 间距 ) i
UB351 用户手册 附录二 技术指标 性能指标 (UB351) 通道 192 通道 Nebulas 芯片 初始化时间 小于 10 秒 ( 典型值 ) BDS B1/B3+GPS L1/L2 +GLO L1 单点定位 平面 :1.5m 初始化可靠性 大于 99.9% 高程 :3.0m 首次定位时间 冷启动 :50s RTK 平面 :1cm+1ppm 差分数据 RTCM v2.3/3.2 CMR 高程 :2cm+1ppm 数据格式 NMEA-0183,Unicore 观测精度 BDS GPS GLO 数据更新率 20Hz B1/L1 C/A 码 10cm 10cm 10cm 时间精度 (RMS) 20ns B1/L1 载波相位 1mm 1mm 1mm 速度精度 (RMS) 0.03m/s B3/L2P(Y) 码 10cm 10cm B3/L2 载波相位 1mm 1mm 性能指标 (UB352) 通道 192 通道 Nebulas 芯片 初始化时间 小于 10 秒 ( 典型值 ) GPS L1/L2+GLO L1/L2 +BDS B1 单点定位 平面 :1.5m 初始化可靠性 大于 99.9% 高程 :3.0m 首次定位时间 冷启动 :50s RTK 平面 :1cm+1ppm 差分数据 RTCM v2.3/3.2 CMR 高程 :2cm+1ppm 数据格式 NMEA-0183,Unicore 观测精度 GPS GLO BDS 数据更新率 20Hz L1 C/A/B1 码 10cm 10cm 10cm 时间精度 (RMS) 20ns L1/ B1 载波相位 1mm 1mm 1mm 速度精度 (RMS) 0.03m/s L2P(Y) 码 10cm 10cm L2 载波相位 1mm 1mm 物理特性尺寸重量工作温度存储温度湿度 I/O 接口 46 71 13 mm 26g -40 ~+85-40 ~+85 95% 无凝露 2x10 插针 ii
天线接口 振动 冲击 1*MCX GJB150.16-2009,MIL-STD-810 GJB150.18-2009,MIL-STD-810 电气指标 电压 3.3VDC +5%/ 3% LNA 供电 4.75~5.10V, 0~100 ma 电压纹波 100mV p-p( 最大 ) 功耗 1.3W ( 典型值 ) 功能接口 串口 PPS 3 x UART(LVTTL) 1x1PPS(LVTTL) iii