Art.No.: AC-DOC_BC-GPSxx-Reference_g

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geändert am 03.05.2007
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Art.No.: AC-DOC_BC-GPSxx-Reference_g-000
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4:20.0
t
Inhaltsverzeichnis
INHALTSVERZEICHNIS............................................................................................................................. 2
1. ANBAU UND ANSCHLUß DES CAN- MODUL UND DER ANTENNE................................................. 3
1.1 EINSTELLUNGEN IM KOMMUNIKATIONSPROGRAMM WINIT ....................................................................... 3
1.2 ÜBERSICHT DER KANÄLE WELCHE VOM GPS MODULE GESENDET WERDEN ............................................... 5
1.3 INTERPRETATION DER ANZEIGEN/ FEHLERCODES ..................................................................................... 6
2. AUTOMATISCHE AUFBEREITUNG DER MESSDATEN DURCH KONFIGURATION DES “2D
AUTOCALC KONFIGURATORS“ .............................................................................................................. 7
2.1 SCHRITT 1: GEWÄHLTE 2D FACTORY KALKULATIONSDATEIEN ................................................................ 8
2.2 SCHRITT 2: SEQUENZ VON AUSGEWÄHLTEN BENUTZER-KALKULATIONSDATEIEN ...................................... 8
2.3 MANUELLE AUFBEREITUNG DER MEßDATEN ............................................................................................ 8
ANHANG A: DATENBLATT DYNAMISCHES GPS MODUL BC-GPS-XXX .......................................... 9
ANHANG B: DATENBLATT GPS ANTENNE .......................................................................................... 11
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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1. Anbau und Anschluß des CAN- Modul und der Antenne
2D gibt keine spezielle Anbauposition des GPS Empfängers vor. Wir empfehlen jedoch
eine am Fahrzeug “außenliegende“ Position, zum gesicherten Empfang der GPS Signale
von der Antenne. Eine mögliche Position ist auf der Oberseite der Heckverkleidung (im
Motorradbereich). Die Position wird lediglich von der Anschlußkabellänge begrenzt.
Montieren Sie den GPS Empfänger m.H. des Scratchbandes. Achten Sie darauf das die
Antenne nicht von metallischen Gegenständen verdeckt wird.
Verbinden Sie anschließend die Antenne mit dem ”SMA Stecker” am GPS Modul.
Anschließend stellen Sie eine Verbindung zu Ihrem CAN- Bus her (z.B. über CAN- Hub).
Die Stromversorgung für das Modul erfolgt über den CAN- Bus.
1.1 Einstellungen im Kommunikationsprogramm WinIt
Das Modul BC-GPS-xxx sendet Daten ausschließlich über CAN- Bus. Um diese Daten im Logger zu
speichern sind folgende Schritte zu beachten.
• Logger und GPS Modul mit Spannung versorgen und mit PC verbinden
• WinARace starten und das Programm WinIt über <Logger> bzw. <F2> öffnen
⇒ in der linken Bildschirmhälfte sind mindestens 2 rote Module sichtbar
• Kopieren Sie alle gewünschten Digital- Kanäle des GPS- Moduls in das CAN- Verzeichnis des
Loggers:
• Selektieren Sie hierzu zunächst den Baumknoten <Kanäle> und wählen anschließend aus dem
Kontextmenü (=rechte Maustaste) den Eintrag <Kopieren>
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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• Im zweiten Schritt müssen Sie die zuvor selektierten Kanäle auf den “CAN Knoten“ des
Loggers oder des
Memory Moduls kopieren. Verwenden Sie hierzu den Menüeintrag
<Überschreiben> bzw. <Einfügen>
•
Übertragen Sie die Einstellungen in den Logger durch klicken auf <Apply>
Beachten Sie bitte, dass die Daten im Logger bzw. Memory Modul nur als 16Bit Werte
gespeichert werden können. D.h. Ihre 32Bit Kanäle (z.B. Latitude, Longitude etc.) werden
beim kopieren automatisch in je zwei 16Bit Kanäle zerlegt. Nach dem Download müssen
die zwei Einzelkanäle wieder über die “
Software CalcTool“ zu einem 32Bit Kanal
zusammen gefügt werden.
Dieser Vorgang wird automatisch von einer ”
Factory Kalkulationsdatei” nach jedem
Download ausgeführt. Hierzu muß der Anwender eine entsprechende Konfiguration im
“
AutoCalc Konfigurator“ vornehmen. Die Vorgehensweise wird in Kapitel 3 ausführlich
beschrieben !
Sollten Sie das GPS Modul ohne 2D Software gekauft haben, müssen o.g Berechnungen
manuell erfolgen. Die wichtigsten Berechnungen sind:
• Zusammensetzung der 16-Bit Kanäle in 32-Bit Kanäle
• Berechnung von Quer- und Längsbeschleunigung
• Filterung des Geschwindigkeitssignals
• Berechnung des Kanals “ValidSat“
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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1.2 Übersicht der Kanäle welche vom GPS Module gesendet werden
Das GPS Modul Modul sendet alle 160ms (6.25Hz), alle 100ms (10Hz) oder alle 80ms (12.5Hz), je
nachdem welches 2D Modul sie gekauft haben, folgende CAN- Parameter:
CAN-ID
0x790
0x791
0x792
0x793
0x794
0x795
0x796
0x797
Byte 0
Byte 1
Byte 2
Byte 3
ValidSat
Lat_dez
Altitude
A_lat
A_lon
Year/Month
Day/Hour
Latidude
SecfromM
Distance
V_Sat
Byte 4
Byte 5
Byte 6
Byte 7
HHMM
Course
Lon_dez
HDOP
MMDD
MMSS
CGA / VTG
Min / Sec
HSec / not used
Longitud
Date
Cnu1 / Cnu2
Cnu3 / Cnu4
Benutzen Sie folgende Formeln zur Errechnung der technischen Werte:
Beschreibung / Kommentar
CAN ID Kanalname
Formel
Objektgeschwindigkeit
Gültigkeit/ Anzahl der Satelliten
Stunden / Minuten
Satellitenkurs (Richtung)
Breitengrad
Längengrad
Höhe
Horizontale Position
Monat / Tag
Querbeschleunigung
Längsbeschleunigung
Minuten / Sekunden
GPS Fix data
Track mode & ground speed
Aktuelles Jahr
Aktueller Monat
Aktueller Tag
Aktuelle Stunde
Aktuelle Minute
Aktuelle Sekunde
Hundertstel Sekunden
Breitengrad
Längengrad
Sekunden seit Mitternacht:
Aktuelles Datum
Distanz
Cnu = Channel unused number
ID 790
ID 790
ID 790
ID 790
ID 791
ID 791
ID 792
ID 792
ID 792
ID 793
ID 793
ID 793
ID 793
ID 793
ID 794
ID 794
ID 794
ID 794
ID 794
ID 794
ID 794
ID 795
ID 795
ID 796
ID 796
ID 797
ID 797
V_Sat
ValidSat
HHMM
Course
Lat_dez
Lon_dez
Altitude
HDOP
MMDD
A_lat
A_lon
MMSS
CGA
VTG
Year
Month
Day
Hour
Minutes
Sec
HSec
Latidude
Longitud
SecfromM
Date
Distance
Cnu1..Cnu4
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
0,01 * digits
0,0001 * digits
0,01 * digits
0,01 * digits
0,0000001 * digits
0,0000001 * digits
0,01 * digits
0,01 * digits
0,01 * digits
0,001 * digits
0,0027777 * digits
0,01 * digits
1 * digits
1 * digits
1 * digits
1 * digits
1 * digits
1 * digits
1 * digits
1 * digits
0,01 * digits
0,0000001 * digits
0,0000001 * digits
0,0039062 * digits
1 * digits
0,00002778 * digits
Offset
Einheit
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
[km/h]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
32,767
91,019
0
0
0
2000
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
[° dezimal]
[° dezimal]
[° dezimal]
[m]
2
[m/s ]
2
[m/s ]
Y
M
D
h
m
sec
sec
[° , min]
[° , min]
[sec]
[m]
Begriffserklärung:
Ø ValidSat: Gibt an ob die aktuellen Positionswerte des GPS verwendbar sind. Ist die Zahl > 1 dann ist die
Position gültig, andernfalls nicht. Die Nachkommastelle gibt die Anzahl der aktuell verwendeten Satelliten an.
Beispiel 1.6 würde bedeuten: Position OK und 6 Satelliten verwendet.
Ø Latitude und Longitude: Werden in 2 verschiedenen Formaten ausgegeben (in [°,min] und in [°,dezimal]
Ø V_Sat: Die Objektgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des Systems (ihr Fahrzeug o.ä.)
Ø Date: Ohne Bedeutung
Ø CGA gehört zur GPS Fix Data Zeichenkette. Diese spezifiziert Zeit / Position und fixe Daten welche zu einem
GPS Empfänger gehören.
Ø VTG: GPS Telegramm für “Track mode“ und “Ground speed“
Byte order: höherwertiges Byte zuerst !
Beispiel:
16 Bit Kanal: Das höchstwertige Byte des Kanals “V_Sat” ist Byte 0.
32 Bit Kanal: Das höchstwertige Byte des Kanals “Lat_dez” ist auch Byte 0.
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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1.3 Interpretation der Anzeigen/ Fehlercodes
Die ausgegebene Zeit und das Datum beziehen sich auf die Greenwich Mean Time (GMT)
Der Kanal “HDOP“ (=Horizontal Dilution of Precision = Satellitenverteilung) liefert Werte
zwischen 100 und 0 und beantwortet die Frage ob die GPS Position genau bzw. zuverlässig ist.
Der Kanal HDOP ist der eigentliche HDOP Wert multipliziert mit 10. Demzufolge entspricht
"HDOP=16" einem Wert von 1.6. Je höher der Wert ist, umso ungenauer sind die LAT/LON
Werte.
Die Basisgenauigkeit des
GPS Moduls ist ≤ 5m (95%).
Beispiel: Ein HDOP von 16 bedeutet eine echte Genauigkeit von 5m * 1,6 = 8m.
Das heißt ein HDOP Wert von 0 stellt den bestmöglichen (=idealen) Wert dar !
Die LED an der Rückseite des Moduls signalisiert folgende Zustände:
• blinkt, wenn der GPS- Empfänger arbeitet
•
blinkt schneller werdend, wenn Satelliten gefunden wurden aber die Signalgüte für eine
exakte Positionsbestimmung nicht ausreicht
•
blinkt durchgehend, wenn Satelliten gefunden wurden und die Position erkannt ist
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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2. Automatische Aufbereitung der Messdaten durch Konfiguration
des “2D AutoCalc Konfigurators“
Der “AutoCalc Konfigurator“ läßt sich ab Version 2005.2 direkt über die 2D Startoberfläche
WinARace aufrufen.
Definieren Sie die Sequenz von Kanalberechnungen
•
immer automatisch nach dem Download oder manuell in der 2D Analysesoftware (s. Kapitel 3.3)
Beispiel: Sie haben ein 6,25Hz GPS Module bei 2D gekauft. Dann müssen Sie im Schritt1 zunächst
den Eintrag “2D GPS6Hz.ccf“ selektieren.
In den nachfolgenden Kapiteln erhalten Sie detaillierte Informationen zu den “2D Factory
Kalkulationsdateien“ und zur Bedienung des “AutoCalc Konfigurators“
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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2.1 Schritt 1: Gewählte 2D Factory Kalkulationsdateien
Auswahl aus einer vordefinierten Liste von ausgelieferten 2D Factory Kalkulationsdateien.
Factory Kalkulationsdateinamen beginnen immer mit "2D_".
Kalkulationsdateien, die folgenden 3 Zeichen nach "2D_" gleich haben, bilden eine Gruppe. Diese
Kalkulationsdateien können nur exklusiv gewählt werden innerhalb ihrer Gruppe, z.B. können Sie
"2D_GPS8Hz.ccf" oder "2D_GPS4Hz.ccf" oder "2D_GPSKit".ccf wählen, aber nur eine davon.
Welche Berechnungen im wesentlichen in einer Kalkulationsdatei durchgeführt werden, wird am Ende
von Kapitel 1.1 beschrieben.
Die Factory Kalkulationsdateien sind kodiert und können daher nicht vom Benutzer
modifiziert werden !
2.2 Schritt 2: Sequenz von ausgewählten Benutzer-Kalkulationsdateien
Benutzer-Kalkulationsdateien können in 3 verschiedenen Ordnern liegen, nämlich im:
•
•
•
Entweder im Datenhauptverzeichnis
im aktuellen Event
oder im Software-Ordner.
Die Benutzer-Kalkulationsdateien werden vom Anwender verwaltet, z.B. im Kalkulationsdateimanager
innerhalb des Analyzer.
•
Fügen Sie eine Kalkulationsdatei zur AutoCalc-Sequenz hinzu durch klicken auf den "Hinzufügen"
Button oder über das Kontext-Menue der Liste.
•
Ändern Sie die Reihenfolge der Benutzer-Kalkulations-Sequenz durch Verschieben eines Eintrags
nach oben oder unten.
•
Jeder Eintrag der Benutzer-Kalkulations-Sequenz kann entfernt werden über den entsprechenden
Button.
2.3 Manuelle Aufbereitung der Meßdaten
1. Starten Sie zunächst das 2D Analyseprogramm
2. Laden Sie die entsprechende Messung
3. Öffnen Sie anschließend das Menü <Funktionen><AutoCalc ausführen>
Verwenden Sie den AutoCalc Konfigurator wie in Kapitel 3 beschrieben um festzulegen
welche kodierten Kalkulationsdateien (= Dateien mit der Erweiterung *.ccf) bzw. nicht
kodierten Kalkulationsdateien (=Dateien mit der Erweiterung *.cal) für die Berechnung /
Meßwert Aufbereitung verwendet werden sollen.
Die 2D Analysesoftware bietet die folgenden GPS Funktionen an:
•
Erstellung der gefahrenen Strecke anhand von GPS Koordinaten
•
“Verbindung” der Meßdaten zu einer digitalen geographischen Karte (=externe Kartensoftware)
Weiterführende Informationen hierüber finden Sie in dem Handbuch “man_GPS_Mapping_g.pdf“
welches auch auf unserer Homepage zum Donwload bereit steht.
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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Anhang A: Datenblatt Dynamisches GPS Modul BC-GPS-xxx
Features
Ø
High quality GPS receiver with 16 parallel
search channels
Ø
Up-date rate 6.25, 10 or 12.5 Hz
Ø
Position accuracy with SA off < 5m CEP*
Ø
Position time pulse +/-60ns
Ø
WAAS and Egnos mode available
Ø
The CAN output data is generated with a
“Kalman” filter. No additional filtering is
needed.
Ø
Preset “Kalman” filter parameters for:
vehicle, race vehicle and boat.
Smallest housing dimensions: 48 x 38 x 13 [mm]
CEP* = Circular error probability is defined as
the diameter of a circle in which 50% of all
readings occur
Technical specifications
GPS-module
Parallel receivers..........................................
Following channels are available on the
CAN-Bus:
Altitude.........................................................
latitude [deg.mmss] and [dez.deg]...............
Longitude [deg.mmss] and [deg.dez.deg]....
GMT time (Greenwich mean time)...............
Speed...........................................................
Deviation of the speed.................................
Course..........................................................
Electrical / mechanical
Characteristics
16
0.01
32
32
0.001
0.01
± 0.1
0.01
m
Bit
Bit
sec
km/h
km/h
deg
GPS antenna
Peak gain.....................................................
Polarization..................................................
(right handed circular polarization)...............
Gain without cable........................................
Filtering........................................................
.....................................................................
Operating temperature.................................
Vibration (Sine Sweep)................................
..............................10-150-10Hz each axis..
Customized antenna cable length................
Cable............................................................
Connector.....................................................
min 4 dBic
RHCP
typ.27
-30
@± 100
-40..85
1
dB
dB
MHz
°C
G (0-Peak)
Power supply...........................
8-30 V
Current consumption @12V.....
<100 mA
Environmental
Shock.......................................
.................................................
Vibration tested at....................
.................................................
Operating temperature.............
Humidity...................................
Sealing class............................
40
10
12
1000
-20-75
5 - 95
IP 66
g
ms
g
Hz
°C
%
Weight
GPS receiver...............
STD antenna (3m).......
Small antenna..............
Dimensions
GPS receiver...............
Standard antenna.......
Small antenna..............
<50 g
106 g
36 g
43 x 38 x 13 mm
48 x 40 x 13 mm
38 x 38 x 13 mm
2/3/5 m
RG174 standard
SMA
Ordering information
Art.No.: 6.25Hz........... BC-µGPS-6.25
10Hz.............. BC-µGPS-10
12.5Hz........... BC-µGPS-12.5
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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Anhang A: Datenblatt Dynamisches GPS Modul BC-GPS-xxx
Dimensions GPS receiver)
Connector layout
Connector type
Plug at the module
CAN-line
Binder 712, 5pin
CAN-line (standard)
Pin
Name
Description
Color (standard)
CAN H
CAN L
GND
n.c.
Vext
CAN Bus High
CAN Bus Low
Ground
Not connected
Power IN (4-18V)
white
green
black
red
1
1
2
3
4
5
Mating plug
5
2
4
3
Binder 712, 5 PM
(front side)
Binder 712, 5 PF
(front side)
SMA connector (standard)
Name
Description
Pin
outline
signal
GND
SMA plug for GPS anntenna
On request some options are possible for the CAN-line connector of all 2D CAN modules. Please
take a look at the product group [Connectors] in the 2D Product catalog
Anbau- & Anschluß 2D GPS Modul
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Anhang B: Datenblatt GPS Antenne
Patch Antenna Characteristics
Mechanical Data
Frequency...................................1575 ± 3MHz
VSWR......................................................Max.2
Bandwidth.....................................Min. 10MHz
Impedance...........................................50 Ohm
Peak Gain.........................................Min.4 dBic
.............................(over 7 x 7 cm ground plane)
Gain Coverage....................................≥ -4dBic
..............................................At –90° ≤ θ ≤ +90°
.............................................(over 75% volume)
Power Handling.....................................1 Watt
Polarization............................................RHCP
....................Right-Handed Circular Polarization
Weight...................................................≤ 105 g
Size.........................................48 x 40 x 13 mm
Cable................................2m RG 174 standard
Connector.................................................SMA
Mounting...................................Magnetic base
Housing Color.........................................Black
Amplifier Characteristics
2m / 3m / 5m
Gain without cable..........................Typ. 27 dB
Noise Figure...................................Max.1.5 dB
Output VWSR......................................Max. 2.0
Filtering................................-30dB (± 100Mhz)
DC Voltage.............................................3 – 5V
DC Current......................................Max. 22mA
Environmental Data
Operating Temperature.............-40°C to 85°C
Storage Temperature...............-40°C to 125°C
Humidity.................................95% ∼ 100% RH
(suitable for car roof use during rainy weather)
Sealing Class............................EN60529 IP54
Vibration....................Sine Sweep 1G (0-Peak)
......................................10-150-10Hz each axis
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