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Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9

合宙 模组资料网 5个月前 (05-15) 164次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码
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@[TOC]

1. 模块整体说明

Air530模块是一款高性能、高集成度的多模卫星定位导航模块。体积小、功耗低,可用于车载导航、智能穿戴、无人机等GNSS定位的应用中。而且提供了和其他模块厂商兼容的软、硬件接口,大幅减少了用户的开发周期。

模块支持GPS/Beidou/GLONASS/Galileo/QZSS/SBAS。采用了射频基带一体化设计,集成了DC/DC、 LDO、 LNA、射频前端、基带处理、32位RISC CPU、RAM、FLASH存储、RTC和电源管理等功能。提供超高的性能,即使在弱信号的地方,也能快速、准确的定位。

2. 资料下载

Air530_原理图PCB封装.zip

调试工具_naviTrack_v1.5.2_170720.rar

3. 模块性能

类别 指标项 典型值 单位
定位时间 [测试条件1] 纯硬件冷启动 27.5 s
定位时间 [测试条件1] 纯硬件热启动 <1 s
定位时间 [测试条件1] 纯硬件重新捕获 <1 s
定位时间 [测试条件1] 软件辅助A-GNSS(秒定位) <5 s
灵敏度 [测试条件2] 冷启动 -148 dBm
灵敏度 [测试条件2] 热启动 -162 dBm
灵敏度 [测试条件2] 重新捕获 -164 dBm
灵敏度 [测试条件2] 跟踪 -166 dBm
精度 [测试条件3] 水平定位精度 2.5 m
精度 [测试条件3] 高度定位精度 3.5 m
精度 [测试条件3] 速度精度 0.1 m/s
精度 [测试条件3] 授时精度 30 ns
功耗 [测试条件4] 捕获电流值@3.3v 42.6 mA
功耗 [测试条件4] 跟踪电流值@3.3v 36.7 mA
工作温度 -35℃- 85℃
储存温度 -55℃- 100℃
湿度 5% – 95%

注:以上结果为GPS/北斗双模工作模式
[测试条件1]: 接收卫星个数大于6,所有卫星信号强度为-130dBm,测试10次取平均值,定位误差小于10米。
[测试条件2]:外接LNA噪声系数0.8,接收卫星个数大于6,五分钟之内锁定或者不失锁条件下的接收信号强度值。
[测试条件3]:开阔没有遮挡环境,连续24小时开机测试,50%CEP。
[测试条件4]:接收卫星个数大于6,所有卫星信号强度为-130dBm。

4. 模块管脚分配

Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9

Pin脚编号 Pin脚定义 Pin脚描述
1 GPS_ANT GPS天线输入
2 GND
3 WAKE 保留管脚,保持悬空
4 VCC 主电源,2.8V-4.2V
5 VBACKUP 如果要支持热启动,在模块关机时也必须维持VBACKUP的供电, 后备电池的电压范围是2.8V-3.3V, VBACKUP必须要有供电,否则模块不工作; 如果不接后备电池,请把VBACKUP和VCC接在一起;
6 NC 保留管脚,保持悬空
7 NC 保留管脚,保持悬空
8 TXD 串口TX(2.8V),输出GPS NMEA0183 数据, 默认波特率是9600bps
9 RXD 串口RX(2.8V)
10 GPS_TO_MCU 保留管脚,保持悬空
11 MCU_TO_GPS 保留管脚,保持悬空
12 GND
13 1PPS 授时管脚,One pulse per second(2.8V)
14 GND

5. 参考设计电路

参考电路:最简模式

Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9

设计注意事项

  1. VCC供电电压范围2.8-4.2V,VBACKUP供电电压范围2.8-3.3V。如果要支持GPS热启动功能,在关闭VCC供电的时候要保持给VBACKUP一直供电。
  2. 模块尽量靠近GPS天线放置,天线走线保持50欧姆阻抗匹配,走线尽量短,避免锐角。
  3. GPS 天线推荐使用25X25X4mm 尺寸的陶瓷天线。
  4. 串口TXD,RXD是 2.8V TTL 电平,用户可用此串口接收定位信息数据和软件升级。
  5. 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器件与大功率发热器件。

6. GPS天线

GPS天线可根据需要选择无源天线或有源天线,有源天线相比无源天线效果好,但是成本高。

6.1 无源天线

如果采用无源天线,建议天线与模块之间的走线尽可能的短,最理想的情况是GPS模块直接放置在天线的背面,使模块的天线焊盘和GPS天线馈点之间零距离,如下图所示:
Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9

6.2 有源天线

采用有源天线时要注意有源天线的供电电压范围,如果有源天线的供电要和模块的供电共用一个电源的话,需要串接一颗47nH的电感,同时在靠近天线处并联一颗1000pF的电容,模块内部已经有隔直电容,外部无须再加。
参考电路如下:
Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9

7. 模块外形尺寸

Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9
模块尺寸为12.9mm*9.9mm*2.3mm;

8. 模块推荐PCB封装尺寸图

Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9

说明:
为方便邮票孔焊接,邮票孔焊盘需外延至少0.5mm,因此模块封装尺寸建议为12.9 X 10.9 mm;
模块封装下载链接如下:
Air530_原理图PCB封装.zip

9.NMEA0183协议

AIR530模块支持NMEA 0183 V4.1协议并兼容以前版本,关于NMEA 0183 V4.1的详细信息请参照NMEA 0183 V4.1官方文档。

9.1 NMEA 0183简述

GGA:时间、位置、卫星数量
GLL:经度、纬度、 UTC 时间
GSA:GPS 接收机操作模式,定位使用的卫星,DOP 值,定位状态
GSV:可见 GPS 卫星信息、仰角、方位角、信噪比
RMC:时间、日期、位置、速度
VTG:地面速度信息

9.2 Goke NMEA命令

Air530定制了一些命令用来控制冷、热、温启动和卫星定位模式等,可以直接通过串口直接发送命令来控制模块,命令格式如下:
1.启动命令
系统热启动命令:$PGKC030,1,1*2C
系统温启动命令:$PGKC030,2,1*2F
系统冷启动命令:$PGKC030,3,1*2E
系统重置冷启动:$PGKC030,4,1*29
2.卫星定位模式设置
单GPS: $PGKC115,1,0,0,0*2B
GPS+BEIDOU: $PGKC115,1,0,1,0*2A
GPS+GLONASS: $PGKC115,1,1,0,0*2A

9.2.1 GKC接口数据格式

GKC接口是用户和Air530之间进行交互的接口。其命令格式如下:

$PGKC Command Arguments ***** CheckSum CR LF

Command: 表示发送的命令号,具体的值参考下文。
Arguments: 表示发送命令需要的参数,参数可以是多个,不同的命令对应不同的数据,具体值参考下文。
*****: 数据结束的标志
CheckSum: 整条命令的校验数据
CR,LF: 包结束标志

样例数据:$PGKC030,3,1*2E

9.2.2 GKC命令

1、Command: 001      
                应答消息,回应对方发送的消息处理结果
    Arguments: 
       Arg1:    该消息所应答消息的command。
       Arg2:    “1”,不支持接收到的消息
                 “2”,有效消息,但执行不正确
                 “3”,有效消息,并且执行正确
Example:
            PGKC001,101,3*2D<CR><LF>有效消息,并且执行正确
Example:PGKC001,101,3*2D<CR><LF>

2、Command: 030    
            系统重启命令
Arguments: 
Arg1:  “1”,热启动
       “2”,温启动
       “3”,冷启动
Arg2:   “1”, 软件重启
        Example:
            PGKC030,1,1*2C<CR><LF>

3、Command: 040      
擦除flash中的辅助定位数据
Arguments: 
无
        Example:PGKC040*2B<CR><LF>


7、Command: 113
            开启或关闭QZSS NMEA格式输出
Arguments: 
    Arg1:   “0”,关闭 
            “1”,开启
Example:
    PGKC113,1*31<CR><LF>

8、Command: 114
            开启或关闭QZSS 功能
Arguments: 
Arg1:   “0”,开启 
“1”,关闭
Example:PGKC114,0*37<CR><LF>

9、Command: 115
            设置搜星模式
Arguments: 
   Arg1:  “1”,GPS on
          “0”,GPS off
   Arg2:  “1”,Glonass on
          “0”,Glonass off
   Arg3:  “1”,Beidou on
          “0”,Beidou off
   Arg4:  “1”,Galieo on
          “0”,Galieo off
Example:
            PGKC115,1,0,0,0*2B<CR><LF>
10、Command: 147
            设置NMEA输出波特率
Arguments:   Arg1:  9600,19200,38400,57600,115200……921600.
Example:PGKC147,115200*06<CR><LF>

11、Command: 149
      设置NMEA串口参数
Arguments: 
   Arg1:    “0”,NMEA数据
            “1”,Binary数据
   Arg2:  9600,19200,38400,57600,115200……921600.
Example:
            PGKC149,0,38400*2C<CR><LF>

12、Command: 161
            PPS设置
Arguments:     Arg1: “0”,关闭PPS输出
           “1”,第一次fix
           “2”,3D fix
           “3”,2D/3D fix
           “4”,始终开启
    Arg2:  PPS脉冲宽度(ms)
           要求小于999
    Arg3:  PPS周期(ms)
           要求大于PPS脉冲宽度
Example:PGKC161,2,500,1000*2E<CR><LF>

13、Command: 201
            查询NMEA消息的间隔
Arguments: 
        无
Example:
            PGKC201*2C<CR><LF>

14、Command: 202
            返回NMEA消息的间隔(应答201命令)
Arguments:    无
Example:PGKC202,1000,0,0,0,0*02<CR><LF>

15、Command: 239
            开启或关闭SBAS 功能
    Arguments: 
       Arg1: “0”,开启 
             “1”,关闭
    Example:
            PGKC239,1*3A<CR><LF>

16、Command: 240
            查询SBAS是否使能
   Arguments:        无
   Example:PGKC240*29<CR><LF>

17、Command: 241
            返回SBAS是否使能(应答240命令)
Arguments: 
Arg1:   “0”,关闭
        “1”,打开
Example:
            PGKC241,1*35<CR><LF>

18、Command: 242
            设置NMEA语句输出使能
Arguments:   Arg1:    GLL     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg2:    RMC     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg3:    VTG     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg4:    GGA     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg5:    GSA     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg6:    GSV     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg7:    GRS     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg8:    GST     “0”,关闭; “1”,打开
   Arg9~ Arg19: 保留
Example:PGKC242,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*37 <CR><LF>

19、Command: 243
            查询NMEA语句输出频率
   Arguments: 
        无
   Example:
       PGKC243*2A<CR><LF>

20、Command: 244
            返回NMEA语句输出频率(应答243命令)
    Arguments:        Args:   参考242命令
    Example:PGKC244,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*31<CR><LF>

21、Command: 278
            设置RTC时间
   Arguments: 
      Arg1:     年
      Arg2:     月,1~12
      Arg3:     日,1~31
      Arg4:     时,0~23
      Arg5:     分,0~59
      Arg6:     秒,0~59
   Example:
        PGKC278,2017,3,15,12,0,0*12<CR><LF>

22、Command: 279
        查询RTC时间
    Arguments:        无
    Example:PGKC279*23<CR><LF>

23、Command: 280
            返回NMEA语句输出频率(应答243命令)
    Arguments: 
    Args:   参考278命令
    Example:
            PGKC280,2017,3,15,12,0,0*15<CR><LF>

24、Command: 284
            设置速度门限,速度低于门限值时,输出速度为0
Arguments: 
Arg1:   门限值
Example:PGKC284,0.5*26<CR><LF>
25、Command: 356
      设置HDOP门限,实际HDOP大于门限值时,不定位
    Arguments: 
       Arg1: 门限值
Example:
      PGKC356,0.7*2A<CR><LF>

26、Command: 357
      获取HDOP门限
    Arguments:      无
    Example:PGKC357*2E<CR><LF>

27、Command: 462
            查询当前软件的版本号
    Arguments: 
        无
    Example:
            PGKC462*2F<CR><LF>

28、Command: 463
            返回当前软件的版本号(应答462命令)
   Arguments:        无
   Example:PGKC463,GOKE9501_1.3_17101100*22<CR><LF>

29、Command: 639
            设置大概的位置信息和时间信息,以加快定位速度
    Arguments: 
       Arg1:  纬度, 例如:28.166450
       Arg2:  经度, 例如:120.389700
       Arg3:  高度, 例如:0
       Arg4:  年
       Arg5:  月
       Arg6:  日
       Arg7:  时,时间是UTC时间
       Arg8:  分
       Arg9:  秒
Example:
      $PGKC639,28.166450,120.389700,0,2017,3,15,12,0*33<CR><LF>

9.2.3 支持NMEA0183协议

Air530支持NMEA0183 V4.1协议并兼容以前版本,关于NMEA0183 V4.1的详细信息可以参照NMEA 0183 V4.1官方文档。

常见输出格式如下:
GGA:时间、位置、卫星数量
GSA:GPS接收机操作模式,定位使用的卫星,DOP值,定位状态
GSV:可见GPS卫星信息、仰角、方位角、信噪比
RMC:时间、日期、位置、速度
VTG:地面速度信息

语句标识符:

标识符 含 义
BD BDS,北斗二代卫星系统
GP GPS
GL GLONASS
GA Galileo
GN GNSS,全球导航卫星系统

GGA
–GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh
样例数据:
GPGGA,065545.789,2109.9551,N,12023.4047,E,1,9,0.85,18.1,M,8.0,M,,*5E

名称 样例 单位 描述
消息ID $GPGGA GGA协议头
UTC时间 065545.789 hhmmss.sss
纬度 2109.9551 ddmm.mmmm
N/S指示 N N=北,S=南
经度 12023.4047 dddmm.mmmm
E/W指示 E W=西,E=东
定位指示 0:未定位 1:SPS模式,定位有效 2:差分,SPS模式,定位有效 3:PPS模式,定位有效
卫星数目 9 范围0到12
HDOP 0.85 水平精度
MSL幅度 18.1
单位 M
大地 -2.2
单位 M
差分时间 8.0 当没有DGPS时,无效
差分 ID 0000
校验和 *5E
消息结束

GSA
–GSA,a,a,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x.x,x.x,x.x*hh
样例数据:
GPGSA,A,3,10,24,12,32,25,21,15,20,31,,,,1.25,0.85,0.91*04

名称 样例 单位 描述
消息ID $GPGSA GSA协议头
模式1 A M=手动,强制在2D或3D模式 A=自动
模式2 3 1:定位无效 2:2D定位 3:3D定位
卫星使用 10 通道1
卫星使用 24 通道2
卫星使用 12 通道3
卫星使用 32 通道4
卫星使用 25 通道5
卫星使用 21 通道6
卫星使用 15 通道7
卫星使用 20 通道8
,,, ,,, ,,, ,,,
卫星使用 通道12
PDOP 1.25 位置精度
HDOP 0.85 水平精度
VDOP 0.91 垂直精度
校验和 *04
消息结束

GSV
–GSV,x,x,x,x,x,x,x,…*hh
样例数据:
GPGSV,3,1,12,14,75,001,31,32,67,111,38,31,57,331,33,26,47,221,20*73
GPGSV,3,2,12,25,38,041,29,29,30,097,32,193,26,176,35,22,23,301,30*47GPGSV,3,3,12,10,20,185,28,44,20,250,,16,17,217,21,03,14,315,*7D

名称 样例 单位 描述
消息ID $GPGSV GSV协议头
消息数目 3 范围1到4
消息编号 1 范围1到4
卫星数目 12
卫星ID 14 范围1到32
仰角 75 最大90°
方位角 001 范围0到359°
载噪比(C/No) 31 dBHz 范围0到99,没有跟踪时为空
卫星 ID 32 范围1到32
仰角 67 最大90°
方位角 111 范围0到359°
载噪比(C/No) 38 dBHz 范围0到99,没有跟踪时为空
卫星 ID 31 范围1到32
仰角 57 最大90°
方位角 331 范围0到359°
载噪比(C/No) 33 dBHz 范围0到99,没有跟踪时为空
卫星ID 26 范围1到32
仰角 47 最大90°
方位角 221 范围0到359°
载噪比(C/No) 20 dBHz 范围0到99,没有跟踪时为空
校验和 *73
消息结束

RMC
–RMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,xxxx,x.x,a*hh
样例数据:
GPRMC,100646.000,A,3109.9704,N,12123.4219,E,0.257,335.62,291216,,,A*59

名称 样例 单位 描述
消息ID $GPRMC RMC协议头
UTC时间 100646.000 hhmmss.ss
状态 A A=数据有效;V=数据无效
纬度 2109.9704 ddmm.mmmm
N/S指示 N N=北,S=南
经度 11123.4219 dddmm.mmmm
E/W指示 E W=西,E=东
地面速度 0.257 Knot(节)
方位 335.62
日期 291216 ddmmyy
磁变量
校验和 *59
消息结束

VTG
–VTG,x.x,T,x.x,M,x.x,N,x.x,K*hh
样例数据:
GPVTG,335.62,T,,M,0.257,N,0.477,K,A*38

名称 样例 单位 描述
消息ID $GPVTG VTG协议头
方位 335.62
参考 T True
方位 335.62
参考 M Magnetic
速度 0.257 Knot(节)
单位 N
速度 0.477 公里/小时
单位 K 公里/小时
单位 A 定位系统模式指示: A—自主模式; D—差分模式; E—估算(航位推算)模式; M—手动输入模式; S—模拟器模式; N—数据无效。
校验和 *10
消息结束

GNSS工具naviTrack
naviTrack是一个专为Air530开发的GNSS工具,它为用户评估、控制Air530模块提供了一个易用、强大的可视化PC端工具。当然用户也可以使用诸如u-Center、PowerGPS等工具。

Air530 GPS/北斗定位模块_设计指导手册_V1.9


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