1、产品组成
产品的组成如图1所示
2、基本原理
惯性测量单元由三个加速度计和三个陀螺仪组成，它们负责测量载波的加速度和角速度，并将此信息发送到信息处理电路。信息处理电路利用惯性测量单元测得的加速度和角速度进行导航沉降，同时接收来自GNSS接收机的卫星导航信息作为组合导航的参考，修正惯性导航的导航误差。导航信息通过信息接口电路输出。
基本原理如图2所示。
图2 工作原理示意图
我使用说明
1、外形尺寸
惯性测量单元和GNSS接收器集成在组合导航系统中，系统轮廓如图3所示。
组合导航系统的外部尺寸为：77.5毫米×45毫米×27.2毫米（长×宽×高）。
2、电气接口
2.1、产品界面
系统有三个外部连接器：
1.电源、通信接口（EEG.0T.312.CLN），其接触顺序定义如图4所示;
图4 组合导航系统电源、通信接口点数（产品插座、焊接面）
2.两个射频线路接口（SMA外螺丝内孔，标志P连接主天线，标志S连接从天线）。
2.2、 通信电缆
通信电缆的一端是Remer连接器（FGG.0T.312.CLAC40），连接到系统，另一端分为电源线和通信电缆（线长1m）：
1.电源线：连接5~36V DC，24V电源时工作电流不超过0.2A，外部倾倒线，连接红黑夹。
2.通信电缆：带2个串口。其中，COM1用于发送工作模式命令和协议输出，为RS232;COM2是协议输出接口，即RS422。
3.射频电缆：一端分别连接到天线，另一端分别连接到产品。
电缆连接器 （FGG.0T.312.CLAC40） 触点顺序定义如图 5 所示，电缆接线定义如表 2 所示。
图5 电缆连接器点号分布（插头、焊接表面）
表 2 连接点定义
3、使用说明
3.1、系统工作流程
该系统有两种工作模式，组合导航模式和惯性导航模式。组合导航模式是启动后的默认工作模式。默认工作模式可以通过命令更改。如果设置成功，它将返回“cmd ok”，否则将显示“cmd 错误”。输入后，键入“saveconfig”保存此配置，下次重启会自动调用此配置，如果不输入此命令，下次重启将恢复到上次保存的配置。
如果不输入此命令，则配置将在下次重新启动后恢复为上次保存的配置：
#moddgi
将惯性导航模式设置为默认操作模式的命令是
#modins
3.1.1、 组合导航模式流程
进入组合导航过程后，系统自动进入粗对准状态，粗对准时间为3s;在粗对准状态下等待有效的卫星导航信息，要求组合导航系统在粗对准过程中保持静止;当卫星导航信息有效时，进入组合导航状态，否则保持粗对准状态;当系统处于组合导航状态时，组合导航系统可以移动。
3.1.2、我导航模式流程
进入惯性导航过程后，系统自动进入粗对准状态，粗对准时间为3s，在粗对准状态下等待有效的卫星导航信息，粗对准时要求组合导航系统静止;卫星导航信息有效时进入精细对准状态，否则等待1.5s后自动进入精对准状态;经过 1500 秒的精细对准后，它会自动切换到惯性导航状态。当系统处于精细对准或惯性导航状态时，组合导航系统可以移动。
3.1.3、系统重置
在操作过程中，输入“#reset”命令以软重置系统并重新显示启动信息。
3.2、系统配置命令
3.2.1、 配置方案和保存
组合导航系统向外界提供2个串口，每个串口的分配及相关配置如表3所示。
表3 组合导航系统串口功能分配表
系统上电且COM1端口显示启动提示消息后，可以输入COM1~COM2串口波特率配置、串口协议和更新速率设置等命令。如果成功，每个命令输出将返回“cmd ok”，否则将显示“cmd 错误”。输入后，键入“saveconfig”保存当前配置，下次重启会自动调用当前配置，如果不输入命令，下次重启会将串口配置恢复到上次保存的配置。
3.2.2、 配置查询
通过COM1端口输入“log loglist”或“log rxstatus”命令，将列出COM1~COM2的所有配置，包括以下几个方面
1.串口号、串口波特率、串口协议及更新率;
2.功能模块开启状态：包括零速校正状态和平滑处理状态，开启为启用，关闭为禁用;
3.我纬度和经度的结合;
4.I绑定双天线航向和组合导航系统航向角;
5.I固定天线极臂值;
5.0编号和工厂日期;
4.0oftware版本号：包括预处理软件版本号和导航软件版本号;
8.O传输模式：包括组合导航（DGI）和纯惯性导航（INS）。
3.2.3、 波特率配置
在此模式下输入以下命令，进入串口波特率配置：
com comX BAUDRATA
其中 X 是 1~2，波特率是以 bps 为单位的波特率。
例如，要将 COM1 端口的波特率设置为 115200bps，请输入以下命令：
COM com1 115200
3.2.4. 协议和更新速率配置
3.2.4.1， 协议和更新速率配置
COM1~COM2 的输出协议通过 COM1 配置如下配置命令：
log comX LOG ontime updataTime
其中 comX 可以是 com1~com2 配置号;updataTime 表示更新时间，可以是 5（0.2Hz）、1（1Hz）、0.2（5Hz）、0.1（10Hz）、0.01（100Hz） 和其他可以除以 200Hz 的周期，单位为 s。
LOG表示协议名称，可以是inspvasa，bdfpd，gpfpd等。
例如，要将COM2端口配置为输出10Hz bdfpd数据，可以通过COM1输入以下命令：
log com2 bdfpd ontime 0.1
如果需要同时在COM2上输出10Hz inspvasa数据，则可以再次通过COM1输入以下命令：
log com2 inspvasa ontime 0.1
如果要关闭协议，请按如下方式配置命令：
日志 comX 注销
要通过COM1为COM1~COM2端口配置原始数据协议，配置命令如下：
log comX rawdata onchanged
如果要关闭此串行端口的 rawdata 协议，请按如下方式配置命令：
关闭 comX 原始数据
如果要禁用串口上的所有协议，请按如下方式配置命令
unlogall comX
请注意，提高更新速率或同时输出多个协议会增加从串行端口发送的数据量。通常，数据量越大，所需的波特率就越高。
3.2.4.2、 协议格式
产品支持的输出协议如下表所示。
表4 输出数据协议说明
ASCII 协议都符合 NMEA 协议格式要求，包括以下字段：语句标识符、多个数据字段、复选标记和结束标记（带回车符和换行符），用几个逗号分隔。以 bdfpd 协议为例，格式如下：
$BDFPD,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>*xx<CR><LF>
下面给出了 gpfpd、bdfpd、bdfpdbl、inspvasa、bdfpdb、rawimusb 协议格式，如下表所示
表5 gpfpd格式
表6 bdfpd格式
表8 格式
3.2.4.3、32位CRC校验和计算方法
32位CRC校验和计算方法可以通过使用以下C语言函数获得
3.2.5、初始值配置
初始纬度和经度使用以下配置命令进行配置
初始位置 经度 LATILUDE
其中，经度和纬度是配置的本地纬度和经度值（以度为单位）。
3.2.6、功能模块配置
开放式配置的功能模块主要包括零速校正和输出位置平滑。
3.2.6.1、“零速校正”配置
零速校正功能主要是指组合导航系统检测敏感信息，如果组合导航系统判断为零速，则进行相应的校正。
如果卫星信息在组合导航状态下长时间无效，用户希望获得纯惯性导航信息，建议关闭零速校正模式。
零速校正配置命令如下：
Inzupt Switch
开关值为禁用或启用，其中禁用表示关闭功能，启用表示打开功能。
3.2.6.2、“位置输出平滑”配置
为了获得更平滑的位置信息，导航软件中增加了位置输出平滑功能，平滑后的位置噪声更小。
本产品在组合导航过程中“位置输出平滑”默认为关闭，为了方便用户选择，可以配置此功能，配置说明如下：
位置平滑开关
开关值为禁用或启用，其中禁用表示关闭功能，启用表示打开功能。
3.2.7、运营商类型配置
根据组合导航系统中安装的不同载体，需要运营商类型配置。对于不同的载体类型，在组合导航系统内处理不同的算法。
配置命令如下：
运载工具/船舶/航空
按顺序，它是车辆，船舶和空中。
配置完成后，您需要输入保存命令“saveconfig”然后硬启动或输入命令“#reset”，运营商类型配置将在启动后有效。组合导航系统在使用过程中不支持当前配置，必须重新启动。
将载具类型配置为车辆类型后，要求将组合导航系统安装并固定在车辆上，组合导航系统航向与载具车辆前端方向一致，误差不超过10度。
3.2.8、全球导航卫星系统天线杆臂配置
根据天线与组合导航系统的相对安装关系，需要天线杆臂配置。配置组合导航系统与天线之间的极臂值，测量必须精确到毫米（mm），特别是在进行RTK操作时，任何极臂测量误差都会直接进入组合导航系统输出的位置误差，安装使用时，组合导航系统尽可能靠近主天线， 特别是在水平位置。在组合导航系统的静态基地对齐之前或期间以及动态基地对齐之前，需要此指令。配置完成后，需要通过“saveconfig”保存。
配置包括主天线臂配置和从天线臂配置。
主天线配置命令如下：
setimutoantoffset armX armY armZ
从天线配置命令如下
setimutoantoffset2 armX armY armZ
其中 armX、armY 和 armZ 是以米为单位的配置极臂值，表示从组合导航系统到组合导航系统载波坐标系内的天线相位中心的矢量分量，该轴被选为右前方 （XYZ）。对于图 6 中的示例，armX 和 armY 应具有负值，armZ 应具有正值。
图6 天线杆臂示意图
3.2.9、输出杆臂设置
产品输出杆臂配置的默认值为[0，0，0]（右前方），这意味着输出组合导航系统的位置和速度值。如果需要输出用户测试点的位置和速度，则需要根据测试点与组合导航系统之间的相对安装关系设置输出杆臂。
配置的组合导航系统和测试点之间的极臂值必须测量到最接近的毫米（mm），特别是在执行RTK操作时，任何极臂测量误差都将直接进入组合导航系统输出的位置误差。此命令需要在组合导航系统的静态基地对齐之前或期间以及动态基地对齐之前完成。此配置完成后，需要通过“saveconfig”保存。
输出杆臂配置命令如下：
setimutosensoroffset armX armY armZ
其中 armX、armY 和 armZ 是以米为单位的配置臂值，表示从组合导航系统到组合导航系统矢量坐标系中的测试点的矢量，该矢量被选为右前方 （XYZ）。图 7 示例，armY、armZ 应为正值。
图7 输出杆臂示意图
3.2.10、安装角度设置
产品输出的姿态和航向信息是产品坐标系相对于地理坐标系的欧拉角。产品与载体坐标系的角度安装关系为安装角度，配置默认值为[0， 0， 0]（俯仰、航向、横滚），表示认为产品坐标系与安装载体坐标系重叠。如果产品安装在载体上有安装角度，并且要求产品输出载体坐标系相对于地理坐标系的欧拉角，则应根据产品与载体之间的相对安装关系设置安装角度。
安装角度配置命令如下：
车身旋转角度X 角度Z角度Y
其中 angleX、angleZ 和 angleY 是配置的安装角度角度值（以度为单位），表示从载体坐标系到组合导航系统坐标系的角度，按俯仰、航向和横滚顺序排列。
3.2.11、强制惯性导航
在组合导航状态下的组合导航系统中，它可以接收强制惯性导航命令并转入惯性导航状态，在这种状态下组合导航系统仍接收卫星导航信息进行协议传输，但不利用卫星导航信息参与组合导航计算。在收到有效的强制惯性导航命令后，组合导航系统通过COM1端口提供“cmd ok”反馈。
强制到惯性导航命令如下：
#moddgitoins
3.3、系统维护
3.3.1、固件升级
需要固件升级时，请执行以下操作：
1.启动前确保COM1端口为配置接口;
2.连接电源线和通讯线，将COM1端口连接到计算机，并根据COM1端口波特率设置值设置COM1端口;
3.发送命令“$GPUPD”将COM1波特率更改为256000bps;
4.串口工具界面显示启动提示消息，接口显示“100...10 9 8 7 6 5 4 3 2 1”到1，发送“：”（小冒号，取消发送新行的选项）到串口。界面显示更新闪存信息;
5.通过串口工具选择要升级的固件（通常为*.bin2文件）并发送;
6.等待发送完毕，程序自动重载启动，进入开机提示消息，正常启动;
7.固件升级完成。
3.3.2、参数上传
通常，用户无需上传校准参数，这些参数在出厂前已经配置好。在特殊情况下，如果用户需要上传参数进行维护，应遵循以下步骤：
1.系统正常完成启动提示消息后，可通过“log bdlist”/“log rxstatus”查询对应的系统编号;
2.通过COM1端口向组合导航系统发送“#modbd”命令，返回“cmd ok”后通过串口上传“*.txt”校准参数。文件;
3.接口返回校准参数信息后，发送“#saveconfig”/“saveconfig”命令保存参数，然后软硬复位系统，即可正常工作。
预防 措施
主要注意事项如下：
1.组合导航系统通电和断电之间的时间间隔不小于30s，否则容易造成惯性装置损坏;
2.搬运、安装和使用过程中，应轻手轻举，避免磕碰、跌落和撞击;
3.卫星板卡的输出和波特率配置应符合附录说明。
一个潘迪克斯
1、差异配置说明
组合导航系统可以通过通信链路接收参考站发送的差分校正信息，并在差分状态下工作，达到厘米级定位精度。差分配置主要包括3部分：
1) 参考站设置;
2）通信链路设置;
3）移动站设置。数据链路如下图所示。
Figure 8 Schematic diagram of data link
1.1、参考站设置
差分参考站是卫星接收天线安装在固定位置，卫星接收机在使用过程中，需要保证天线位置固定。差分参考站通过通信链路将固定位置的精确坐标和接收到的卫星信息发送到移动站（待定位点），用于移动站进行差分定位解决方案，实现差分高精度定位，达到厘米级定位精度。
参考站可以应用NovAtel-718D卫星接收板，并将其配置为参考站模式。具体配置说明如下，详细介绍在NovAtel-718D用户手册中提供。
表14 基站配置说明
编号：指令说明
1 固定位置 39.8122 116.1515 60.5 将已知精度坐标（纬度 39.8122、经度 116.1515、海拔 60.5）设置为基站坐标值
0.01 1.5 2.5 接收器自主定位 0.01h;或当水平定位<=1.5m，高度定位<=2.5m的标准差时，以定位平均值作为参考站坐标值
2 串行配置 COM1 9600 将参考站输出接口 COM1 的输出波特率设置为 9600bps
3 接口模式 COM1 novatel rtcmv3 on 将 COM1 输入数据类型配置为 novatel，将输出数据类型配置为 rtcmv3，并启用命令反馈
4 对数 com1 RTCM1075 导通时间 1 GPS 差分消息
5 对数 com1 RTCM1125 导通时间 1 BDS 差分消息
6 对数 com1 RTCM1085 导通时间 1 GLO 差分消息
7 log com1 rtcm1033 导通时间 10 接收器和天线说明
8 log com1 RTCM1005 准时 10 RTK 基站天线参考点坐标
9 保存配置 保存配置
1.2、通信链路设置
通信链路可以使用4G DTU或数字无线电，4G DTU的覆盖区域是网络信息的覆盖区域;由于国家法律，数字广播的覆盖区域约为10km，4G DTU和数字广播的设置可以参考相应产品的用户手册。
1.3、移动站设置
组合导航系统为差分移动站，实时接收参考站的差分校正信息，接收卫星信号进行差分定位解，实现差分高精度定位。组合导航系统支持RTCM和RTCMV3标准数据协议。组合导航系统的COM2可以配置为差分校正信息的接收接口，具体配置命令如下。
表15 移动站配置命令
