无源北斗模块使用说明书
无源北斗模块（V03版）
使用说明书
北京中兴蓝鼎科技有限公司
1产品概述
本产品基于我国“北斗一号”系统，通过无源方式实现定位、授时功能。产品主要面向导航定位定位用户以及通信、移动电视、网络、电力等需要高精度时间同步应用的场合。
本产品采用软件无线电架构，内部采用6通道相关器。
本产品可通过外部输入高程，自主定位并授时；也可直接输入坐标值进行直接授时。高程值可以通过气压高度计或者高度表等获得，按照协议组帧后通过串口输入。
本产品的射频通道能够适应多个天线厂家的北斗天线（根据实际使用的天线线缆长度选择不同增益的天线和前端LNA，推荐配置见本说明书后的相关说明条款）。
本公司新版无源北斗定位/授时模块采用一体化设计，兼有定位/授时两种应用模式，具体见相关协议说明。
2功能及技术指标
·信号特性
接收通道： 6
接收灵敏度： -157.6dBW
·首次定位时间
冷启动首捕时间： 2s
失锁重捕时间： 1s
自动定位时间： 小于3分钟
·数据接口
射频接口：SMA-KWHD/MCX
定位数据更新率： 1Hz
·精度
定位精度：北纬15°内≤300m；
其余纬度区域≤100m(输入海拔高度误差20米内)；
授时1PPS 精度： 误差小于100ns（用户当前位置精确度小于10米），其他情况下时刻误差为300ns，无准确位置输入情况下自动授时误差小于2ms。
1PPS特性：脉冲宽度>10ms ，上升沿与UTC 整秒时刻对齐
·动态性能
分为静态授时型和动态授时型两种类型，动态授时型，支持动态性能为800米/秒。
·物理特性
外形尺寸：90*60*14mm
重量：90 克
工作温度：-40℃~ +70℃
储存温度：-55℃~ +85℃
·可靠性
平均无故障工作时间：MTBF：≥50000h
·电气指标
输入电压（直流）：5V±0.5V（±100mV 波纹）
功耗：2.0瓦
接口特性：采用RS232接口，固定波特率。
保护功能：
天线防短路保护功能；电源过压、反接保护功能。
3产品配套表
4测试使用
首先按照附录一的接口定义和连接示意图进行连接。连接方式如下图：
图1 测试连接图
在上位机运行WYBD测试软件.exe进行相关协议的测试。
运行后进入下图所示界面，然后选择端口，点击“打开串口”按钮，如果正常将自动弹出输出信息显示对话框。
图2
板卡默认工作模式为自动授时模式，此模式为定位—判决方差—授时三个阶段。如果长时间不收星或者星数不够，或者定位超差，将给出异常的状态指示（见附件协议说明）。
图3
如果要进入定位模式，点击“定位模式”按钮，在此对话框输入当前位置高程，则测试软件将以1Hz的频度连续向模块发送高程信息，如果要改变当前高程，应重新点击“定位模式”按钮改变高程并输入。通过用户程序或者串口调试工具进行动态连续定位（高程连续变化）。此功能添加主要是为了动态演示定位功能。
只有可用卫星数大于0时，授时信息才有效；
只有状态为P时，定位结果才有效，其余情形下为无效值。
图4
定点授时模式，主要是当前锁定星数量不够，又要进行高精度授时，此时点击“定点授时模式”按钮，将弹出如下对话框：
图5
输入当前的经纬度及时间信息，即可初始化接收机，此初始化值将存入FLASH，断电保存。初始化的时间信息在正常锁定卫星后将被卫星授时时间更新。
对于“设置零值”和“查询初始化信息”点击后分别弹出设置零值对话框，返回初始化信息对话框。
图6
设置波特率点击相应按钮，设置成功后返回对应的设置帧“$CPMC”。设置在下次开机后生效。查询也返回同样的帧。
图7
5相关说明
a本模块可根据用户的具体使用需求，增加或修改输出协议内容。
b本模块有一个对外用户串口。
c本模块默认的坐标系统为WGS-84，便于与GPS定位结果进行比对或者数据融合解算。
d本模块天线输入端插座内导体馈电为+5V直流。需要的外部天线推荐配置为：（以电缆线长20米（普通SYV-50-2电缆）配置为例）
北斗接收天线的主要技术指标
●工作频率：2491.75±4.08MHz
●天线极化方式：右旋圆极化
●圆极化轴比：<2
●电压驻波比：<1.5
●波束宽度：俯仰5°∽ 90°，方位0°∽ 360°
●增益：>-1dB
北斗低噪声放大器
●频率范围：2491.75±5MHz
●增益：32～35dB
●增益平坦度：≤±0.5dB
●噪声系数：≤1.8dB
●输入电压驻波比：≤1.8：1（50Ω）
●输出电压驻波比：≤1.8：1（50Ω）
●带外抑制：≥50dB (fo 100MHz处)
≥65dB (f=1615MHz处)（附近有北斗发射天线的情况）
●1dB压缩点输出功率：≥ 0dBm
附录一接口定义及测试连接图
下图是WYBD OEM模块与计算机串口连接的示意图。
附图1 OEM模块与串口连接示意图
附录二接口协议
所有语句均以“$”开头，指令为ASCII码表示。指令名称采用四个ASCII码字符，与“$”一起共五个字符。
长度表示从“$”到校验和（含校验和）的数据总字节数。
“校验和”是指从$起到校验和前一字节按字节异或的结果。
串口默认设置为9600-N-8-1。
所有数据类型（帧长LL除外）包括单精度浮点、整型及短整型均为低位在前。
例：“0.5（浮点）”表示为“00 00 20 40”；整型的“100”表示为“64 00 00 00”。
1输入部分
即由外部设备通过串口向WYBD定位/授时模块输入的协议约定。
1.1模块初始化信息（$ CPMI）
本语句用于为无源北斗模块提供初始位置和时间信息。便于快速捕获和高精度授时（位置达到相应精度要求，见技术指标说明注释）。初始化信息将被保存在非易失性存储器中，下次加电时将会自动生效。向模块发送$CPMI命令会返回同样内容的$CPMI语句。
$ CPMILLllllbbbbhhhhYYMDhmsC
1.2查询初始化信息（$CPQI）
$CPQILLC
发送此条成功后返回上次设置的$CPMI语句，不成功没有响应。
1.3 高程输入（$CPMH）
$CPMHLLhhhhC
本语句可以为模块提供海拔高度信息，相对于平均海平面的海拔高度
（-100.0~18000.0 米），单位米。
此语句也是启动动态定位的开关，连续动态定位必须有持续的高程输入，频率默认为1Hz。
1.4零值设置（$CPMZ）
$CPMZLL0000C
分化值为纳秒。
1.5串口波特率设置（$CPMC）
设置成功后返回$CPMC设备波特率信息。
新的设置只有在重新开机后才被应用。
2 输出语句
$CPAL输出位置，时间，状态等信息。
$ CPALLLYYMDhmsttttXXXXYYYYZZZZllllbbbbhhhhSs11112222…….9999C
其中卫星状态定义：
P：动态定位兼授时，启动标志为外部输入高程值，连续定位需连续输入；只有此状态下的定位结果有效，此状态为定位结果有效性标志。
T：定点授时状态。分两种情况：一种是用户输入当前位置准确坐标直接进入此状态，一种是通过自动授时模式（此模式为模块默认工作模式）获得准确位置坐标（连续定位推算均方差，判断满足精度阈值门槛）后进入此状态。
C：定位结果超差（方差超差）；
X：卫星数目不够，长时间处于此状态且五外部高程输入，程序转入待机告警状态，直至手动输入当前位置信息或者输入高度启动定位模式后结束。此状态下的定位结果为无效值。
W：模块无法收星，此时定位授时信息无效。
其中卫星信噪比定义：
范围为30.0-----45.0（单位dB）
30.0表示未收到信号，31.0及31.0以上即表示收到信号，并实现正常锁定。
3秒脉冲PPS 输出
当WYBD模块锁定正常并收到卫星波束的完整星历并自动定位后；或者至少一颗星锁定正常并收到外部输入的初始化位置信息均会产生1PPS输出。（模块状态为W时，授时信息无效）。为了得到更准确的输出，需要对模块（含天馈部分）以及本地设备造成的偏差进行校准（零值输入功能）。零值可根据本模块与更高量级时间测量设备比对结果获得。
即由外部设备通过串口向WYBD定位/授时模块输入的协议约定。
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附录三 产品外形尺寸图
附图2 OEM 模块安装尺寸图