GPS数据协议

1 GPS数据协议NMEA-0183
NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式。目前业已成了GPS导航设备统一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）标准协议。

1 $GPGGA  全球定位数据72
2 $GPGSA  卫星PRN数据65
3 $GPGSV  卫星状态信息210
4 $GPRMC  运输定位数据70
5 $GPVTG  地面速度信息34
6 $GPGLL  大地坐标信息
7 $GPZDA  UTC时间和日期

注：发送次序$PZDA、$GPGGA、$GPGLL、$GPVTG、$GPGSA、$GPGSV*3、$GPRMC 协议帧总说明： 该协议采用ASCII码，其串行通信默认参数为：波特率=4800bps，数据位=8bit，开始位=1bit，停止位=1bit，无奇偶校验。 帧格式形如：$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh 1、“$”——帧命令起始位 2、aaccc——地址域，前两位为识别符，后三位为语句名 3、ddd…ddd——数据 4、“*”——校验和前缀 5、hh——校验和（check sum），$与*之间所有字符ASCII码的校验和（各字节做异或运算，得到校验和后，再转换16进制格式的ASCII字符。） 6、——CR（Carriage Return） + LF（Line Feed）帧结束，回车和换行

1.1 GPGGA
GPS固定数据输出语句，这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。 $GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*<15> <1> UTC时间，格式为hhmmss.sss。 <2> 纬度，格式为ddmm.mmmm（前导位数不足则补0）。
GPS 数据帧格式以及在 DVR 中的运用
<3> 纬度半球，N或S（北纬或南纬）。 <4> 经度，格式为dddmm.mmmm（前导位数不足则补0）。 <5> 经度半球，E或W（东经或西经）。 <6> 定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效。 <7> 使用卫星数量，从00到12（前导位数不足则补0）。 <8> 水平精确度，0.5到99.9。 <9> 天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米 <10> 高度单位，M表示单位米。 <11> 大地椭球面相对海平面的高度（-999.9到9999.9）。 <12> 高度单位，M表示单位米。 <13> 差分GPS数据期限（RTCM SC-104），最后设立RTCM传送的秒数量。 <14> 差分参考基站标号，从0000到1023（前导位数不足则补0）。 <15> 校验和。

1.2 GPGSA
GPS精度指针及使用卫星格式 $GPGSA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>,<16>,<17>*<18> <1> 模式2：M = 手动， A = 自动。 <2> 模式1：定位型式1 = 未定位，2 = 二维定位，3 = 三维定位。 <3> 第1信道正在使用的卫星PRN码编号（Pseudo Random Noise，伪随机噪声码），01至32（前导位数不足则补0，最多可接收12颗卫星信息）。 <4> 第2信道正在使用的卫星PRN码编号 <5> 第3信道正在使用的卫星PRN码编号 <6> 第4信道正在使用的卫星PRN码编号 <7> 第5信道正在使用的卫星PRN码编号 <8> 第6信道正在使用的卫星PRN码编号 <9> 第7信道正在使用的卫星PRN码编号 <10> 第8信道正在使用的卫星PRN码编号 <11> 第9信道正在使用的卫星PRN码编号 <12> 第10信道正在使用的卫星PRN码编号 <13> 第11信道正在使用的卫星PRN码编号 <14> 第12信道正在使用的卫星PRN码编号 <15> PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9） <16> HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9） <17> VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9） <18> 校验和
GPS 数据帧格式以及在DVR 中的运用

1.3 GPGSV
可视卫星状态输出语句 $GPGSV, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,...,<4>,<5>,<6>,<7>*<8> <1> 总的GSV语句电文数。 <2> 当前GSV语句号。 <3> 可视卫星总数，00至12。 <4> 卫星编号，01至32。 <5> 卫星仰角，00至90度。 <6> 卫星方位角，000至359度。实际值。 <7> 信噪比（C/No），00至99dB；无表未接收到讯号。 <8> 校验和。 注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即：卫星编号、卫星仰角、卫星方位角、信噪比。

1.4 GPRMC
推荐最小数据量的GPS信息（Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data） $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*<13> <1> UTC（Coordinated Universal Time）时间，hhmmss（时分秒）格式 <2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 <3> Latitude，纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前导位数不足则补0） <4> 纬度半球N（北半球）或S（南半球） <5> Longitude，经度dddmm.mmmm（度分）格式（前导位数不足则补0） <6> 经度半球E（东经）或W（西经） <7> 地面速率（000.0~999.9节，Knot，前导位数不足则补0） <8> 地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前导位数不足则补0） <9> UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 <10> Magnetic Variation，磁偏角（000.0~180.0度，前导位数不足则补0） <11> Declination，磁偏角方向，E（东）或W（西） <12> Mode Indicator，模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效） <13> 校验和。

1.5 GPVTG
GPS 数据帧格式以及在 DVR 中的运用
地面速度信息 $GPVTG,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>*<10> <1> 真北参照系运动角度（000到359度，前导位数不足则补0）。 <2> 运动角度参照系，<> nmea数据如下： $GPGGA,121252.000,3937.3032,N,11611.6046,E,1,05,2.0,45.9,M,-5.7,M,,0000*77$GPRMC,121252.000,A,3958.3032,N,11629.6046,E,15.15,359.95,070306,,,A*54$GPVTG,359.95,T,,M,15.15,N,28.0,K,A*04$GPGGA,121253.000,3937.3090,N,11611.6057,E,1,06,1.2,44.6,M,-5.7,M,,0000*72$GPGSA,A,3,14,15,05,22,18,26,,,,,,,2.1,1.2,1.7*3D$GPGSV,3,1,10,18,84,067,23,09,67,067,27,22,49,312,28,15,47,231,30*70$GPGSV,3,2,10,21,32,199,23,14,25,272,24,05,21,140,32,26,14,070,20*7E$GPGSV,3,3,10,29,07,074,,30,07,163,28*7D说明：NMEA0183格式以“$”开始，主要语句有GPGGA，GPVTG，GPRMC等 1、 GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息 $GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7> <1>模式 ：M = 手动， A = 自动。 <2>定位型式 1 = 未定位， 2 = 二维定位， 3 = 三维定位。 <3>PRN 数字：01 至 32 表天空使用中的卫星编号，最多可接收12颗卫星信息。 <4> PDOP位置精度因子（0.5~99.9） <5> HDOP水平精度因子（0.5~99.9） <6> VDOP垂直精度因子（0.5~99.9） <7> Checksum.(检查位). 2、 GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息 $GPGSV, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,?<4>,<5>,<6>,<7>,<8> <1> GSV语句的总数 <2> 本句GSV的编号 <3> 可见卫星的总数，00 至 12。 <4> 卫星编号， 01 至 32。 <5>卫星仰角， 00 至 90 度。 <6>卫星方位角， 000 至 359 度。实际值。 <7>讯号噪声比（C/No）， 00 至 99 dB；无表未接收到讯号。 <8>Checksum.(检查位). 第<4>,<5>,<6>,<7>项个别卫星会重复出现，每行最多有四颗卫星。其余卫星信息会于次一行出现，若未使用，这些字段会空白。 3、Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息 $GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 <2> 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） <3> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）

GPS 数据帧格式以及在DVR 中的运用
<4> 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） <5> 经度半球E（东经）或W（西经） <6> GPS状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算 <7> 正在使用解算位置的卫星数量（00~12）（前面的0也将被传输） <8> HDOP水平精度因子（0.5~99.9） <9> 海拔高度（-9999.9~99999.9） <10> 地球椭球面相对大地水准面的高度 <11> 差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空） <12> 差分站ID号0000~1023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空） 4、Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息 $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 <2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 <3> 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） <4> 纬度半球N（北半球）或S（南半球） <5> 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） <6> 经度半球E（东经）或W（西经） <7> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输） <8> 地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输） <9> UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 <10> 磁偏角（000.0~180.0度，前面的0也将被传输） <11> 磁偏角方向，E（东）或W（西） <12> 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效） 5、 Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息 $GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh<1> 以真北为参考基准的地面航向（000~359度，前面的0也将被传输） <2> 以磁北为参考基准的地面航向（000~359度，前面的0也将被传输） <3> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输） <4> 地面速率（0000.0~1851.8公里/小时，前面的0也将被传输） <5> 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效） 

GPS 数据帧格式
2 GPS NMEA-0183协议详解
NMEA协议是为了在不同的GPS（全球定位系统）导航设备中建立统一的BTCM（海事无线电技术委员会）标准，由美国国家海洋电子协会（NMEA-The National Marine Electronics Associa-tion）制定的一套通讯协议。GPS接收机根据NMEA-0183协议的标准规范，将位置、速度等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备。 NMEA-0183协议是GPS接收机应当遵守的标准协议，也是目前GPS接收机上使用最广泛的协议，大多数常见的GPS接收机、GPS数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。 不过，也有少数厂商的设备使用自行约定的协议比如GARMIN的GPS设备（部分GARMIN设备也可以输出兼容NMEA-0183协议的数据）。软件方面，我们熟知的Google Earth目前也不支持NMEA-0183协议，但Google Earth已经声明会尽快实现对NMEA-0183协议的兼容。呵呵，除非你确实强壮到可以和工业标准分庭抗礼，否则你就得服从工业标准。 NMEA-0183协议定义的语句非常多，但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。下面给出这些常用NMEA-0183语句的字段定义解释。

2.1 $GPGGA
例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,,,,0000*1F 字段0：$GPGGA，语句ID，表明该语句为Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息 字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式 字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0） 字段3：纬度N（北纬）或S（南纬） 字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0） 字段5：经度E（东经）或W（西经） 字段6：GPS状态，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=无效PPS，6=正在估算 字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0） 字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9） 字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9） 字段10：地球椭球面相对大地水准面的高度 字段11：差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空） 字段12：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空） 字段13：校验值

2.2 $GPGSA
GPS 数据帧格式以及在安霸 DVR 中的运用
例：$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A 字段0：$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息 字段1：定位模式，A=自动手动2D/3D，M=手动2D/3D 字段2：定位类型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位 字段3：PRN码（伪随机噪声码），第1信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段4：PRN码（伪随机噪声码），第2信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段5：PRN码（伪随机噪声码），第3信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段6：PRN码（伪随机噪声码），第4信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段7：PRN码（伪随机噪声码），第5信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段8：PRN码（伪随机噪声码），第6信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段9：PRN码（伪随机噪声码），第7信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段10：PRN码（伪随机噪声码），第8信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段11：PRN码（伪随机噪声码），第9信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段12：PRN码（伪随机噪声码），第10信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段13：PRN码（伪随机噪声码），第11信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段14：PRN码（伪随机噪声码），第12信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 字段15：PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9） 字段16：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9） 字段17：VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9） 字段18：校验值

2.3 $GPGSV
例：$GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,,13,32,252,45*70 字段0：$GPGSV，语句ID，表明该语句为GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息 字段1：本次GSV语句的总数目（1 - 3）
字段2：本条GSV语句是本次GSV语句的第几条（1 - 3）
字段3：当前可见卫星总数（00 - 12）（前导位数不足则补0） 字段4：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0） 字段5：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0） 字段6：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0） 字段7：信噪比（00－99）dbHz 字段8：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0） 字段9：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0） 字段10：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0） 字段11：信噪比（00－99）dbHz 字段12：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0） 字段13：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0） 字段14：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0） 字段15：信噪比（00－99）dbHz 字段16：校验值

2.4 $GPRMC
例：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50 字段0：$GPRMC，语句ID，表明该语句为Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐最小定位信息 字段1：UTC时间，hhmmss.sss格式 字段2：状态，A=定位，V=未定位 字段3：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0） 字段4：纬度N（北纬）或S（南纬） 字段5：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0） 字段6：经度E（东经）或W（西经） 字段7：速度，节，Knots 字段8：方位角，度 字段9：UTC日期，DDMMYY格式 字段10：磁偏角，（000 - 180）度（前导位数不足则补0） 字段11：磁偏角方向，E=东W=西 字段16：校验值

2.5 $GPVTG
例：$GPVTG,89.68,T,,M,0.00,N,0.0,K*5F 字段0：$GPVTG，语句ID，表明该语句为Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息 字段1：运动角度，000 - 359，（前导位数不足则补0） 字段2：T=真北参照系 字段3：运动角度，000 - 359，（前导位数不足则补0） 字段4：M=磁北参照系 字段5：水平运动速度（0.00）（前导位数不足则补0） 字段6：N=节，Knots 字段7：水平运动速度（0.00）（前导位数不足则补0） 字段8：K=公里/时，km/h 字段9：校验值
2.6 $GPGLL
例：$GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D 字段0：$GPGLL，语句ID，表明该语句为Geographic Position（GLL）地理定位信息 字段1：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0） 字段2：纬度N（北纬）或S（南纬） 字段3：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0） 字段4：经度E（东经）或W（西经） 字段5：UTC时间，hhmmss.sss格式 字段6：状态，A=定位，V=未定位 字段7：校验值
3 DVR 使用的GPS 帧 GPRMC, GPGGA
$GPRMC 使用 格林威治时间（通过时区校准），经纬度，海拔， 速度，日期，方向。 $GPGGA 查询当前正在使用的卫星的个数。

4 GPS 帧信息使用代码解析架构介绍
4.1 通过一个任务来读取 GPS 模块的帧输入， 通过解码得到我们需要的 位置，时间， 卫星数量等信息。
4.2 通过回调函数实现GPS信息视频文件嵌入。
4.3 拍照的时候把 GPS 信息嵌入到 照片的 EXIF 中去。
4.4 通过 TIMER 来查询 GPS 当前的信号强弱， 来显示UI 和语音提示。
4.5 GPS 水印信息
4.6 通过GPS 时间和时区来自动更新系统时间