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AIR系列GPS模块测试用例

(2018-03-23 16:40:26)
分类: GPRS模块

Air530模块GPS测试说明文档

一, 模块介绍

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。模块尺寸为12.9mm9.9mm2.3mm;

本文着重于介绍Air530等支持GPS功能模块在用户端的测试验证。

二,Air530 GPS测试环境:

1,3.0-4.2V供电,串口线一根按图接电源、GPS_TXD、GPS_RXD PIN、GND脚;

2,测试地点
测试地点最好选择室外或者装有GPS信号转发器的室内环境;也可以根据自己产品的特性选择相应的场景,进行针对性的测试。比如共享单车的空旷区域、路边树下单车停放点等;此类着重测试定位时间、静态精度等指标。再如车辆跟踪产品,那测试侧重点就必须放在车辆运动轨迹上。

3,测试工具
测试工具使用GUOKE公司提供的GNSS测试工具:naviTrack;
如果不需要利用工具发GPS冷启动等相关命令,仅是查看GPS信号强度、卫星分布、定位时间等指标,其他厂家工具如:MTK Power GPS、UBLOX U-Center等都可以使用。

三, naviTrack工具的使用
naviTrack是一个专为GNSS开发的测试工具,它为用户评估、控制Air800、Air530模块提供了一个易用、强大的可视化PC端工具。它接收并解析串口数据,然后以图形化的方式,直观地将卫星定位模块的当前定位状态,呈现给用户。用户可以通过naviTrack,用户以图形化的方式实时了解定位模块的定位状态:fix 状态、经纬度、高度、速度、时间等,以及定位模块使用的卫星状态:信噪比、仰角、方位角等。通过naviTrack,用户可以给定位模块发送命令:GNSS模式切换、TTFF测量等。

1, 安装运行naviTrack

A ,打开工具压缩包,运行naviTrack.exe文件;

第一次运行如果出现右图问题 ;

遇到这种情况请取得管理员权限,鼠标右键点击naviTrack.exe,在弹出右键菜单中选择Run as administrator(以管理员身份运行,如下图);

B ,在打开 naviTrack 之前,请确保电脑连接的串口已经插入,且没有被其它设备占用。运行naviTrack.exe,将会看到完整的运行界面,如下图;

下图是各个功能区块示意图:

C , 在串口速率区配置好串口和波特率;
Air530模块默认波特率为9600;串口通信成功在界面左下角显示如下:

D , 配置好串口后点击“connect”按钮,在定位模块正确连接串口和天线并且模块工作正常的情况下,将会看到如下图工作界面:

E ,在naviTrack开始运行之后,会在软件所在位置,产生一个LOG文件夹,用于存放通过串口收到的NMEA 语句。naviTrack 接收到正确的NMEA 语句,会自动在LOG 文件夹下产生log 文件,记录串口收到的所有NMEA语句,文件命名格式:MMDD_hhmmss_COMxx.log。大家可以根据LOG进行分析GPS定位情况。

四,利用naviTrack工具进行GPS功能测试

1, Air530模块GPS测试中常用到的GPS相关命令

A .启动命令
1) ,系统热启动命令: $PGKC030,1,12C
2) ,系统温启动命令: $PGKC030,2,1
2F
3) ,系统冷启动命令: $PGKC030,3,12E
4) ,系统重置冷启动: $PGKC030,4,1
29

B . 卫星定位模式设置
1) , 单GPS: $PGKC115,1,0,0,02B
3) , GPS+BEIDOU: $PGKC115,1,0,1,0
2A
4) , GPS+GLONASS: $PGKC115,1,1,0,0*2A

C . 启动秒定功能(Agps)命令

命令格式:PGKC635,纬度,精度,高度,年,月,日,时,分,秒
例如:$PGKC635,31.166450,121.389740,0,2017,3,27,9,23,0*3F

注意点:1)、中间的逗号是半角的(英文输入法的)。
2)、时间是UTC时间,就是北京时间减8小时。就是命令格式的“时”要当前北京时间减8。
3)、要等GK9501有输出了,再在navi CMD窗口发送这个命令。

D , naviTrack工具测试用例
1) 在“navi CMD”窗口”TTFF”模式下,点击cold start;
消息返回区返回如下消息:
“[Receive] 001/[Respond] 030
Status: Valid packet, action succeeded”

即表示冷启动设置成功.测试结果会显示在TTFF板块下方,单位:秒

2),在“navi CMD”窗口“MODE”模式下勾选GPS和BEIDOU并SET。可见GPS和北斗卫星锁定情况,其他模式类似。
消息返回区返回如下消息:
[Receive] 001
[Respond] 115
Status: Valid packet, action succeeded
即表示冷启动设置成功。

测试结果会显示“Signal”板块,蓝色卫星代表GPS,黄色代表北斗卫星;同时可以看见信号强度。

2, 上述命令测试时可以通过naviTrack工具发送,也可以通过AT命令工具发送;命令去掉“$”符号就可。

备注:在使用AT工具发送相关命令时,串口应选择GPS串口;在使用串口工具通过AT指令测试GPS TTFF功能时时间需要靠自己掐表或者用两根串口线同时连接串口工具和naviTrack工具

3, AGPS原理及流程

AGPS---Assisted Global Positioning System 即辅助GPS;定位仍然是基于GPS的,因此定位的首要步骤还是先搜索到当前地区的可用GPS卫星。在传统GPS定位中需要全频段搜索以找到可用卫星因而耗时较长,而AGPS通过网络直接下载当前地区的可用卫星信息,从而提高了搜星速度。同时,也减小了设备的电量消耗。

AGPS从定位启动到GPS接收器找到可用卫星的基本流程如下:

A, 设备从蜂窝基站获取到当前所在的小区位置,即基站定位;
B, 设备通过蜂窝网络将当前蜂窝小区位置传送给网络中的AGPS位置服务器;
C, APGS位置服务器根据当前小区位置查询该区域当前可用的卫星信息(包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息),并返回给设备;对于Air系列GPS模块来说就是要从GUOKE GPD服务器下载当前最新的GPD文件(星历)。
D, GPS接收器根据得到的可用卫星信息,可以快速找到当前可用的GPS卫星;不用再把整个天空的卫星全部扫描一次,大大提升定位时间。

4, 在Air530模块上实现增强型AGPS,即秒定功能;
由于单纯的GPD辅助还需要依赖于搜索天空的GPS时间信息,有时候在信号差的时候,还是会消耗过多的时间。所以在获取GPD星历后,再通过设置当前时间信息和粗略坐标信息;可以让GPS设备可以直接去直接锁定当前时间位置可用的几颗卫星。这样做正常情况下,可以让定位时间缩短到3秒左右;但是缺点是首次定位后上报的前面一两个位置定位精度稍差,偏移的大点。但是这种情况软件上可以做些过滤处理来改善。
Air530模块获取星历有两种途径;一种获取星历的方式就是Air530模块以3D_FIX模式运行一段时间,芯片自身会自动生产星历。但是很多应用场景从功耗角度考虑都不会长时间运行GPS,所以我们着重看下从GUOKE 服务器下载星历来实现秒定功能的方式。

A,从GUOKE GPD服务器下载GPD文件
通过访问Goke 的GPD 服务器网站,下载对应当前时间的GPD 文件存放到naviTrack 工具的根目录下。GPD文件下载链接如下:
(http://140.206.73.181:7777/brdcGPD.dat 或者http://106.14.219.140:7777/brdcGPD.dat)。
由于IGS网站公布的实时星历是2小时更新一次,所以相对的GPD文件也会每2小时更新。目前GUOKE方案可以做到6小时更新一次。

B,将下载下来的GPD文件通过GOKE提供的naviTrack 工具由串口上传到芯片, 芯片上电后,点击上方GPD图标旁的“open”按钮,选择网上下载的GPD文件;再点击”send”按钮,工具开始上传。 如果提示失败则重复上传这个动作。见下图:

C, 加速GPD的辅助定位方法,即习惯上称呼的秒定功能
1) 设置UTC时间信息
$PGKC634,(年),(月),(日),(时),(分),(秒)
2) 设置粗略坐标信息
$PGKC635,(纬度),(经度),(高度),(年),(月),(日),(时),(分),
(秒)
即上面秒定的命令:
$PGKC635,31.166450,121.389740,0,2017,9,15,9,23,0*3F

在naviTrack 工具上实现见下图:

另外,在更新新的GPD文件时,需要删除以前旧的GPD数据;是在naviTrack 导航工具的命令输入框中输入命令:“PGKC047”。见下图:

备注:请大家注意以上测试命令都是基于GPS串口进行的。

附录:

Air800模块在测试GPS时也可以参考此文档;利用M4开发板测试验证GPS性能接线如下:
1, 如果只需要观察GPS信号强度、卫星分布等信息;那串口线只需要连接2.54 PIN针的GND和GPS_TXD两PIN即可。如下图:

2 , 如果要利用工具测试GPS冷启动等功能,则需要将GPS_RXD飞线引出,如下图。

3,如果测试时使用的是AT版本,那么可以用M4开发板的AT口,通过AT命令来控制GPS的开关;测试的时候也会方便不少。测试秒定功能的命令就是关闭打开GPS的命令,即AT+QGNSSC=0,AT+QGNSSC=1两条命令即可;其他流程在模块软件底层自动运行。


相关命令如下:
AT
AT+CPIN? sim卡校验
AT+CGREG? 查询当前GPRS注册状态;1表示已经注册GPRS网络
AT+CSQ 查看当前网络信号强度
AT+CGATT? 查看当前GPRS附着状态;1表示已附着
AT+QGNSSC? 查看GPS状态;0表示关闭GPS,1表示打开GPS
AT+QGNSSC=0 关闭GPS
AT+QGNSSC=1 打开GPS(这个时候会自动跑秒定位的流程)

更多更详细的AT命令请参考Air800 AT命令手册!!

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