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NV08C-RTK GNSS低成本高精板卡

描述

NV08C-RTK GNSS板卡是一种易于集成的GNSS模块,提供先进和高精度导航功能满足终端用户应用。 NV08C-RTK GNSS卡的外形尺寸(71x46x8.1mm)兼容NovAtel的OEMStar,OEM615,OEMV-1G,Superstar II,OEMV-1G和OEMV1-DF接收机。带20针端口(串口通信)、MCX天线座母。

NV08C-RTK GNSS板卡提供32个通道GPS L1和GLONASS L1组合,码和载波相位跟踪。位置、速度和时间信息的最大更新速率高达20Hz,1 PPS(每秒脉冲)精度为15ns。
NV08C-RTKNV08C-RTK

NV08C-RTK GNSS板卡使用地区性广域差分增强系统(SBAS)修正如WAAS,EGNOS,MSAS和GAGAN提供的服务。

NV08C-RTK GNSS板卡还提供码和相位RTCM格式差分修正处理(版本2.2、2.3、3.1),以支持DGNSS和RTK定位模式。

NV08C-RTK GNSS板卡标称输入电压介于3.3和5.0 VDC(最低3.0、最大5.5 VDC),并使用NV08C的NMEA和BINR命令接口。

采用26MHz宽频晶振TCXO,具有高温度稳定性(±0.5 ppm),在弱卫星信号情况下获得快速定位。                                                                                                                   NV08C-RTK-A HeadingNV08C-RTK-A Heading

应用

· 环境和结构监测

· 建筑,采矿和工业

· 机器控制与自动化
· 并行驾驶系统
· 精准农业
· 无人驾驶飞行器(UAV)
· 机器人与智能机器
· 土地勘测,3D制图, 航空摄影

 
NV08C-RTK applicationsNV08C-RTK applications

NV08C-RTK GNSS板卡特点

集成RTK功能

  基站和数据采集器模式

精确导航、定位和授时

RTK模式厘米级定位

数据更新高达20Hz

GPS,GLONASS和SBAS L1

3级滤波应对带外干扰

32个全球导航卫星系统跟踪通道

200K相关 - 确保快速的首次定位时间(TTFF)和信号高灵敏度

独立GLONASS群延迟校准保证非常高的精度

NMEA 0183/ IEC61162-1,和RTCM SC-104 v3.x数据协议

增强的接收机自主完好性监测(RAIM)和RTK模式

工业工作温度范围-40至+85°C

集成MEMS传感器(INS)

非常快速和简简单单集成

小尺寸和低功耗

 

导航性能

参数                                                               描述

支持GNSS信号                      L1 GPS/ SBAS C / A

L1 GLONASS  СТ

信道数                                  32个通道,每个通道能够接收任何支持的信号

首次定位时间                        冷启动:< 40秒(平均25秒)

温启动:< 35秒(平均25秒)

RTK初始化启动(3D定位后):< 10

初始化可靠性: 99.9%

灵敏度                                 冷星: - 143 dBm

A-GNSS- 160 dBm

跟踪模式: - 160 dBm

RTK模式:-137dBm

精度1         自主模式:<1.5

                 高程:<2

差分模式SBAS<1

差分模式DGNSS<1

RTK模式:1厘米+1ppm

速度:0.05/

PPS精度                              15纳秒(1西格玛),粒度38.5ns (1/26 Mhz)

辅助GNSS                            支持

更新速率                              1/2/5/10/20赫兹

限制                                      速度:小于500/

加速度:低于5g

高度:小于5万米

尺寸:71x46x8.1mm

重量:18g

1      RMS(65%可信), 24小时,静态,卫星信号 @ –137 dBm

2.    20 Hz定位/速度输出更新率支持GNSS+INS模式

功耗

电压:3.3~5.0伏

功耗:GNSS-RTK导航300毫瓦

                     

NV08C-RTK GNSS板卡原理图

 NV08C-RTK blockNV08C-RTK block

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

安装尺寸

NV08C-RTK assemly dimensionNV08C-RTK assemly dimension

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 (2x10) pin Header 2.0 mm Pitch (male) 

NV08C-RTK 20 (2x10) pin Header 2.0 mm Pitch (male) NV08C-RTK 20 (2x10) pin Header 2.0 mm Pitch (male)

 

 

 

 

 

 

NV08C-RTK Pin 1-20NV08C-RTK Pin 1-20

 

 

 

 

 

NV08C-RTK连线

NV08C-RTK通过20针电源及数字接口与主机相连,如果采用Pin(母)转USB线简易、直接连接电脑(注意:NV08C-RTK板卡原理图上清楚显示UART5经过了内置的UART-USB转换芯片CP2102),可参考如下连接示意图:

NV08C-RTK简易连USB线NV08C-RTK简易连USB线

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NV08C-RTK板卡电源及数字接口20-pin定义: 

NV08C-RTK板卡有UART1(pin11、pin12)、UART2(pin14、pin15),如果要与主机通信,假如是串口(D9/RS232)、USB口,则需要在之间加上

UART-RS232、UART-USB转换线(内含相应UART-RS232、UART-USB转换芯片)。参考NV08C-RTK板卡原理图。

 

定向Heading

NV08C-RTK-A采用双天线,1米短基线(天线相位中心之间距离1米)可提供0.2度航向。航向无需基站或参考信息源支持。

 

出厂默认设置

NV08C-RTK UART1口预设为NMEA, 115200 bps:

输出电文/数据率: GGA/1, RMC/1, GSV/1, GSA/1, RZD/1, GBS/10 (详情参考 NV08C Receivers NMEA Protocol Specification)

NV08C-RTK UART 2口预设BINR, 115200 bps。

BINR协议通信在用户请求下才输出电文 (详情参考NV08C Receivers BINR Protocol Specification)。

NMEA协议通讯UART口必须设置为1 start - 8data - 1 stop。BINR协议UART口必须设置为1 start - 8data - 1 odd parity - 1 stop.

NV08C-RTK GNSS板卡其它默认设置:

 导航模式: GPS和GLONASS

 RTCM数据: 自动输出 (DGNSS或RTK模式)

 SBAS数据: 请求下输出 ($PONAV NMEA command)

 RAIM: 自动

 辅助导航数据: 自动输出

 导航数据更新率: 1 Hz

 NMEA电文: 参考协议文档NV08C Receivers NMEA Protocol Specification

UART2初始设置为RTCMv3 115200 bps.

NV08C-RTK移动UART2接收RTCM数据,基站UART2发出RTCM 数据;

NV08C-RTK基站,置于Base Mode即可自动发出改正信息; NV08C-RTK移动站,置于Rover Mode即可自动接收基站改正信息。

 

基站与移动站设置语句:

(参考NV08C-RTK Receivers Protocol Specification V1.4 ENG, July 2015  4.12 PNVGRTK – Setting of RTK Engine parameters)

$PNVGRTK,MODE,x NMEA message :

$PNVGRTK,MODE,2    message turns NV08C-RTK to RTK-Rover mode(by default).出厂默认设置为移动站;

$PNVGRTK,MODE,1    message turns NV08C-RTK to Base mode.设置为基站;

$PNVGRTK,MODE,3    message turns NV08C-RTK to Base mode with antenna position averaging.基站工作模式,取天线相位中心位置平均值。

$PNVGRTK,MODE,0    message turns NV08C-RTK to Autonomous mode.设置为自主工作接收机。

 

Base setting message基站设置指令

(参考测试开发工具包说明书:NV08C-RTK-EVK-v1.0-ENG-20.02.2015.pdf 3.3.1. Switching of RTK-EVK to Base mode):

$PNVGRTK,MODE,3,AVGTIME,N
where N is length of antenna averaging interval in minutes, N = 1~1440,即1分钟到24小时;

举例:基站设置1分钟天线位置平均值,语句为$PNVGRTK,MODE,3,AVGTIME,1。

(这条命令通过UART1/USB1设置)

 

检查基站设置是否成功语句:

$PNVGRTK,MODE,BASEXYZ*0F<CR><LF>

如果NV08C-RTK回复MODE=1和非0基站坐标,即为基站设置成功。

例如$PVNGRTK,MODE,1,BASEXYZ,x,x,x,这里x,x,x全部为非0值坐标,表示基站设置成功、输出坐标值。

(这条命令通过UART1/USB1设置) 

 

小贴士:1.NMEA语句只有合法字符、没有空格,字符与字符之间要么挨着、要么用逗号(,)分隔;

              2.注意字符半角与全角,认半角;

              3.$PNVGRTK,MODE,3,AVGTIME,N默认的取天线位置值时间是30分钟,如果仅仅是测试目的,可以设置时间为1、2、3分钟,即N=1或2或3。

 

保存用户设置与恢复出厂默认设置:(4.8 PNVGCFG – Save/Erase RTK Engine and Communication Ports settings)

saving of the current RTK Engine and communication ports settings to FLASH memory and erasing of the previously saved settings (restore default settings).

$PNVGCFG,x*hh <CR><LF>

Saving / erasing of settings: X=

W – save (write) settings to FLASH保存用户设置到闪存中

E – erase (restore default settings)清除用户设置、恢复到出厂默认设置

R – erase and restart清除用户设置、重新启动

 

串口设置(4.4 PNVGRZA – COM Port Setting)

the receiver COM port settings: protocol NMEA/RTCM and baud rate

$PNVGRZA,x,x,x*hh<CR><LF>

第一个x, COM port number to be set:

0 – current port

1 – COM1 (UART 1)

2 – COM2 (UART 2)

3 – USB

第二个x, Port baud rate, in bauds from 4,800 to 460,800

第三个x, Protocol type:

0 – disable

1 – NMEA 0183

7 – RTCM

 

设置列表或清除设置PNVGRZB – Extended Query Message

sets a list of transmitted NMEA messages and output rates for the messages, or clears the earlier preset list.

Message Format to clear the list of transmitted messages:

$PNVGRZB*hh<CR><LF>

Message Format to add messages to be transmitted to the list:

$PNVGRZB[,PORT,х],c-c,x[,с-c,х…]*hh<CR><LF

[PORT,x] x: defines the port number for the following settings

0 – current port; 1 – UART 1; 2 – UART 2; 3 – USB

Note – The field is optional and can be omitted. If the field is omitted the setting are related to the current port

c-c:  Addresses of the required messages (3 last characters for standard messages and all address field characters or 3 last characters for proprietary messages)

X: Message output rate in PVT update intervals

Note: PVT update interval (in sec) is a value opposite to PVT update rate (in Hz) (see Message 4.12 PNVGRTK – Setting of RTK Engine parameters )

Setting the output rate to 1 will request messages to output every time a new PVT is calculated. Setting the output rate to N will request messages to output one time after N times of PVT calculation.

[,с-c,х…]When several messages are to be added to the list then the Fields 3 and 4 should be set for each of requested messages

 

RTCM差分数据传输NTRIP

 NV08C-RTK板卡可以通过用户指令设置为移动站或基站使用。假如用一对NV08C-RTK板卡,分别担当移动站、基站使用,

 移动站(串口2)从基站(串口2)获取改正数据、移动站(串口1)输出RTK解。

 移动站也可以从虚拟参考站、CORS(连续运行参考站)获得改正数据。

Strsvr.exe软件工具可从www.rtklib.com软件包下载,按照NTRIP Caster/Server协议传输RTCM差分数据。 传输方式可以为数字电台、Internet或局域网。

采用Strsvr.exe软件工具,支持从串口传输RTCM数据,在NTRIP Server/Client或TCP Server/Client和串口之间任何组合传输数据,支持从串口传输RTCM数据到1、2、3个接收者,从串口传输RTCM到TCPServer端,从TCPClient端传输RTCM到1、2、3个接收者,对由Internet传输RTCM数据很有用,也支持NTRIP协议。适合基于电脑、评估用。

strsvr.exe软件工具strsvr.exe软件工具

 

 

 

 

 

 

 

 

举例LAN局域网通讯数据链,NV08C-RTK Base to NV08C-RTK Rover:基站设置UART2 -> TCP Server

移动站设置TCP Client -> UART2

移动站设置TCP Client -> UART2移动站设置TCP Client -> UART2

 

流动站NV08C-RTK自动输出RTK(UART1)流动站NV08C-RTK自动输出RTK(UART1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

如用电台传数据,举例地面的基站修正数据通过电台发到无人机空中,无人机中的电台将修正数据给板卡的串口2,板卡的串口1输出到记录仪上。

直接连电台不需要Strsvr.exe软件工具。

地面基站base UART 2--(电台Radio)--> 无人机UAV rover UART2 --> UART 1 ---> data-log(串口记录仪)

$PNVGCFG,E*24

$PNVGCFG,W*36

W - for save configuration

E - for erasing of configuration

NV08C-RTK数据传输电台:

电台传输速度依赖于RTCM data source,L1 RTCM data (1002 message for GPS and 1010 message for GLONASS) 大小约80 bits 每颗卫星,或者大约 30*80 = 2400 bit最大整个GPS & GLONASS星座。 
NV08C-RTK按RTK基站模式工作,提供1002 & 1010 messages/秒,所以电台传输速度2400 bps足够用。
但如果用其它双频RTK基站(L1&L2) ,电台需要最小4800 bps ,因为数据是双倍的。

电台举例:2瓦400Mhz/900Mhz低功率双频贴片模块,51x36x9.7mm,24g; 2W,TTL/RS232/485,3.3/6-25V,300bps~230.4kbps,4个螺栓安装;整机,60x40x15mm, 45g, 2W, TTL/RS232,3.3/5-25v。或增大发射功率。

如果电台是TTL通信接口,可以直接与NV08C-RTK UART2用信号线连接:Tx-Rx,Rx-Tx。

电台天线选用50欧姆阻抗,形状不限,基站可以将天线架高些、天线尺寸大些,流动站根据具体情形而定,在无人机上受限于空间尺寸可以偏小。地对地,天线高架,郊区7、8米高,城市~10层楼高;地对空,10公里,容易达到,也可增大发射功率。

 

虚拟参考站系统(VRS)

国内最早的CORS为深圳的SZCORS,采用VRS技术。

    VRS技术特点如下:

    系统分别提供精确的电离层和对流层修正模型;

    为确定虚拟参考站(VRS)位置和优化区域改正模型;

    采用应用广泛的无线Internet网络如:

    GPRS/CDMA、3G、4G等发布数据;VRS数据通过标准RTCM电文向用户广播发送改正数据。

天线选配:

TW3400 MCX弯头 (货号33-3400-05-xxxx)、TW3400 MCX直头(货号33-3400-02-xxxx)

TW3402 MCX弯头 (货号33-3402-05-xxxx)、TW3402 MCX直头(货号33-3402-02-xxxx)

......

注意防振措施。如多旋翼无人机、直升无人机,天线尽量安装远离发动机、马达位置,与机身结合处必要时加缓冲胶垫。

数据保存:

加备用电源,NV08C-RTK板卡能储存导航数据(历书、星历、上次计算坐标)在BRAM里。历书包括全部卫星的大概位置,

用于卫星预报;星历只是当前接收机观测到的卫星的精确位置,用于定位。

根据储存的导航数据,NV08C-RTK板卡可以温启动或热启动(受限于关机时间、哪些导航数据)。

 如果没有加备用电源,储存在BRAM里的数据关机后会丢失。

固件升级

NV08C-RTK固件可以升级。PatchWriter固件下载工具,可以从主机下载FW固件到NV08C-RTK板,NMEA command: $PNVGPRL,C*2E\r\n.

FW为二进制(BINR)文件。详情参考NV08C-RTK NMEA Protocol Specification V1.1 ENG.PDF有关Firmware Update章节 

RTK Firmware Update固件升级RTK Firmware Update固件升级

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附注

NV08C-RTK、NV08C-RTK-A只支持RTK、后处理,支持NMEA协议,不支持原始数据、不支持PPP(需要L1和L2),有限支持二进制协议电文

在下一版固件(Firmware)可望支持的信息包括:

卫星数、GPS星数、GLONASS星数,定位模式, 经纬度及海拔信息、三个维度的定位精度,水平速度及其方向和精度(或东向和北向速度),垂直速度和精度,航向(heading or yaw)以及航向精度(双天线时有效),差分状态和DIFF AGE。这些信息是直接与飞行控制相关的参数,对无人机采用二进制及时处理数据很有帮助。

 

下载

1. 产品手册Datasheet:NV08C-RTK-DS-v1-0-ENG-30-12-2014.pdf;

2. 通信协议:NV08C_RTK_NMEA_Protocol_Specification_V15_ENG.pdf;

4. 固件新版本发布

                          RTK-FW-0027-Release-Note:http://aitcl.com/data/documents/RTK-FW-0027-Release-Note.pdf

                          RTK-FW-0026-Release-Note:http://aitcl.com/data/documents/RTK-FW-0026-Release-Note.pdf

                          RTK-FW-0025-Release-Note: http://aitcl.com/data/documents/RTK-FW-0025-Release-Note.pdf

5. 固件 NV08C_RTK_FW_v0028.zip:http://aitcl.com/data/documents/NV08C_RTK_FW_v0028.zip

            NV08C_RTK_FW_v0027.zip:http://aitcl.com/data/documents/NV08C_RTK_FW_v0027.zip

            NV08C_RTK_FW_v0026.ziphttp://aitcl.com/data/documents/NV08C_RTK_FW_v0026.zip

           NV08C_RTK_FW_v0025.zip: http://aitcl.com/data/documents/NV08C_RTK_FW_v0025.zip

6. 演示软件 StoregisV8.4.3.0.zip

7NV08C-RTK GNSS板卡采用UART转USB芯片,驱动NVS-USB-driver-v6.7-Windows.zip:

 http://aitcl.com/data/documents/NVS-USB-driver-v6.7-Windows.zip

8. 串口工具Terminal:Terminal.zip

 

测试:

某客户测试结果如图:

NV08C-RTK某测试浮点精度,维度误差,经度误差,高程误差NV08C-RTK某测试浮点精度,维度误差,经度误差,高程误差

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               

图一   最上面是3D浮点精度,依次是纬度误差,经度误差,高程误差

NV08C-RTK某客户测试,维度误差分布如NV08C-RTK某客户测试,维度误差分布如

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                   

 

图二   纬度误差分布图

NV08C-RTK某客户测试经度误差分布图NV08C-RTK某客户测试经度误差分布图

 

 

 

 

 

 

 

   

 

NV08C-RTK某客户测试高程误差分布图NV08C-RTK某客户测试高程误差分布图

 

 

 

 

 

                                                                           

 

 

                                             

 

 

 

 

 

图三  经度误差分布图、高程误差分布图

结论: 纬度、经度误差-1~+1cm,高程误差-3~+2cm(极大部分点落在此区域)。

视频

1. 四旋翼无人机采用NV08C-RTK精确定位

YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=5TgK1V6AMzY

Youku: http://v.youku.com/v_show/id_XMTI5NjE0MjI2NA==.html

俄罗斯Asta小型四轴旋翼直升机(以下称UAV),2015年7月25日莫斯科。采用NV08C-RTK卡精确定位,有基站支持。NV08C-RTK在参考信息源支持下可输出1CM的高精度。
4x倍速播放。悬停,UAV几乎不动、静静依靠在小树旁。来点节奏感,天顶白云飞翔,地上UAV跳舞。
好,试下给UAV施加外力。水平拽、水平推、往上顶、垂直拽,都会在飞控的校准下自动恢复原位置。
为了节省时间,10x倍速播放。UAV放飞,花式飞、垂直高飞、圆圈盘旋,最后都能飞回到小树位置。距离小树小于10cm,把小树当作家,试下一键回“家”。飞远、飞高,然后按下Home键,UAV自主飞回到小树位置。垂直精度很高:)
NV08C-RTK适合UAV航拍、倾斜摄影、测绘,以及警察、公共安全UAV,国土巡视UAV,机械协同作业,精准农业,智能机器人,基站授时、时间同步等领域。
此外,NV08C-RTK-A为双天线高精度卡,除了提供1CM位置精度(1 RMS),还可以1m短基线(2个天线相位中心距离1米)提供航向精度为0.2度。在电力巡航UAV应用,可以完全替代磁罗盘,不受电磁干扰影响。对其它UAV,一键返航可靠性大大提高。

 2. NV08C-RTK测试,2016年1月16日,误差5~7毫米。

http://v.youku.com/v_show/id_XMTc4MDg4MzY5Mg==.html;

https://youtu.be/p81anC7U9WU.

NV08C-RTK测试,静态5~7毫米误差。适合无人机测绘、农药喷洒、地面测绘、机器人等。NV08C-RTK测试,静态5~7毫米误差。适合无人机测绘、农药喷洒、地面测绘、机器人等。