GPS模块/数据包解析/ u-blox/NEO-5Q

一、模块简介 

　　瑞士 u-blox 公司的 NEO-5Q 主芯片，此芯片为多功能独立型 GPS 模组，以 ROM 为基础架构，成本低，体积小，并具有众多特性。 采用u-blox最新的 KickStart 微弱信号攫取技术，能确保采用此模组的设备在任何可接收到信号的位置及任何天线尺寸都能够有最佳的初始定位性能并进行快速定位。

二、主要特性

50 个通道卫星接收功能 
100 万个以上的相关系引擎 
可同步追踪 GPS 及伽俐略导航卫星信号 
提供多种接口：UART，USB，IIC，SPI

三、电气性能： 

工作电压： 2.7V～3.6V
功    耗： 全速模式 135mW @ 3.0V 
ECO 模式 129mW @ 3.0V 
备用电池： 1.4V～3.6V，25uA 

四、接口协议： 

•  串行接口：UART/USB V2.0 全速 12Mbit/s/IIC/SPI 
•  其他接口： 时间脉冲输出/外部中断输入 
•  协        议： NMEA/UBX 二进制

五、数据格式 

GPS上电后，每隔一定的时间就会返回一定格式的数据，数据格式为：$信息类型，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x
每行开头的字符都是‘$’，接着是信息类型，后面是数据，以逗号分隔开。一行完整的数据如下：
$GPRMC,080655.00,A,4546.40891,N,12639.65641,E,1.045,328.42,170809,,,A*60

推荐最小定位信息（GPRMC） 

$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)

解析内容：
时间，这个是格林威治时间，是世界时间（UTC），我们需要把它转换成北京时间（BTC），BTC和UTC差了8个小时，要在这个时间基础上加8个小时。
定位状态，在接收到有效数据前，这个位是‘V’，后面的数据都为空，接到有效数据后，这个位是‘A’，后面才开始有数据。
纬度，我们需要把它转换成度分秒的格式，计算方法：
　　如接收到的纬度是：4546.40891
　　4546.40891 / 100  =  45.4640891   可以直接读出 45度
　　45.4640891–45 = 0.4640891 * 60 = 27.845346  读出27分
　　27.845346–27 = 0.845346 * 60 = 50.72076  读出50秒
　　所以纬度是：45度27分50秒。
南北纬，这个位有两种值‘N’（北纬）和‘S’（南纬）
经度的计算方法和纬度的计算方法一样
东西经，这个位有两种值‘E’（东经）和‘W’（西经）
速率，这个速率值是 海里/时，单位是节，要把它转换成千米/时，根据：1海里 = 1.85公里，把得到的速率乘以1.85。
航向，指的是偏离正北的角度

日期，这个日期是准确的，不需要转换

当前卫星信息(GPGSA)

$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A
字段0：$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

可见卫星信息GPGSV

$GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,,13,32,252,45*70
字段0：$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

注：这个语句里最重要的指标应该算是“信号躁声比（signal-to-noise ratio）”（以下简称为SNR）。这个数值标示卫星信号的接收率。我们知道，卫星是以相同的强度发射信号，但是传播过程中难免会遇到诸如树和墙之类的 障碍物，这样就影响了信号的识别。典型的SNR值在0到50之间，其中50表示非常好的信号。

GPS定位信息(GPGGA)

这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。$GPGGA 语句包括17个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用卫星数量，水平精确度，海拔高度，高度单位，大地水准面高度，高度单位，差分GPS数据期限，差分参考基站标号，校验和结束标记(用回车符和换行符)，分别用14个逗号进行分隔。该数据帧的结构及各字段释义如下：
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx
$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)；
<1> UTC时间，格式为hhmmss.sss；
<2> 纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)；
<3> 纬度半球，N或S(北纬或南纬)
<4> 经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)；
<5> 经度半球，E或W(东经或西经)
<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
<7> 使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送)
<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> 大地水准面高度，-9999.9到9999.9米
<11> 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量，如不是差分定位则为空
<12> 差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)。

地面速度信息(GPVTG)

$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)

地理定位信息(GPGLL)

$GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D
字段0：$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

六、英文文献