nema协议解析

 
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)
<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)

        对于确定数据精确度和GPS稳定性,卫星的位置是非常重要的信息。既然GPS精确读将被详细地在这两部分介绍,那么这一部分将主要描述卫星位置和信号的强度。

        卫星二十四小时在轨道上运转着,它们在任一时间、任一地点上都至少有六颗能被用户看到。卫星不断地监测地球,这样就避免出现一些盲点或者卫星无法看到的地方。就像在天空中找星星一样,卫星的位置被表示为一个方位角和高程。如前面所述,方位角为直接水平测量。高程测量则为一个与水平面的夹角,其中0°表示水平,90°表示为“天顶”(或者说是头顶)。因此,如果设备说卫星的方位角为45°且高程为45°,那么卫星现在的位置就是处于水平的东北方向,高度为一半的位置。另外对于卫星位置,设备报告每个卫星的“随机伪代码”(简称PRC),这个数值用来唯一标示一个卫星。

这里有一个关于 $GPGSV 的语句:

$GPGSV,3,1,10,24,82,023,40,05,62,285,32,01,62,123,00,17,59,229,28*70

        每条语句包含四部分内容,例如:第一部分是“24,82,023,40”,第二部分是“05,62,285,32”等等。每部分的第一个词为PRC,第二个词为卫星高程,跟着为方位角和信号强度。如果这个卫星信息用图来显示,那么就如图 1-1。


(图 1-1:$GPGSV语句的图形表示,中心点为当前位置,周边的圆标示水平面。)


        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。(SNR可以达到99,但是我还从来没有见过50以上的数据哦。)。在图 1-1里,绿色卫星表示强信号,然而黄色卫星则为中等(在第二部分,我将提供一个方法来实现信号强度的分类)。卫星#1的信号完全被阻挡了。

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附测试数据:
定位信息:
$GPGGA,121352.000,3044.2981,N,12049.6861,E,1,05,2.0,0,M,-5.7,M,,0000*77
$GPGGA,121353.000,3044.2977,N,12049.6923,E,1,06,1.2,0,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGGA,121354.000,3044.2973,N,12049.6986,E,1,06,1.2,0,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGGA,121355.000,3044.2969,N,12049.7050,E,1,06,1.2,0,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGGA,121356.000,3044.2964,N,12049.7114,E,1,06,1.2,0,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGGA,121357.000,3044.2960,N,12049.7178,E,1,06,1.2,0,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGGA,121358.000,3044.2955,N,12049.7243,E,1,06,1.2,0,M,-5.7,M,,0000*72

推荐定位信息:
$GPRMC,121252.000,A,3044.2981,N,12049.6861,E,03.00,090.00,070306,,,A*54
$GPRMC,121253.000,A,3044.2977,N,12049.6923,E,04.00,090.00,070306,,,A*54
$GPRMC,121254.000,A,3044.2973,N,12049.6986,E,05.00,090.00,070306,,,A*54
$GPRMC,121255.000,A,3044.2969,N,12049.7050,E,06.00,090.00,070306,,,A*54
$GPRMC,121256.000,A,3044.2964,N,12049.7114,E,07.00,090.00,070306,,,A*54
$GPRMC,121257.000,A,3044.2960,N,12049.7178,E,08.00,090.00,070306,,,A*54
$GPRMC,121258.000,A,3044.2955,N,12049.7243,E,09.00,090.00,070306,,,A*54

NEMA协议的由来
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 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。

NMEA-0183 协议语句详解

1、 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)
<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)
2、 GPS DOP and Active Satellites(GSA)当前卫星信息
$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>*hh
<1> 模式,M=手动,A=自动
<2> 定位类型,1=没有定位,2=2D定位,3=3D定位
<3> PRN码(伪随机噪声码),正在用于解算位置的卫星号(01~32,前面的0也将被传输)。
<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)
3、 GPS Satellites in View(GSV)可见卫星信息
$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,…<4>,<5>,<6>,<7>*hh
<1> GSV语句的总数
<2> 本句GSV的编号
<3> 可见卫星的总数(00~12,前面的0也将被传输)
<4> PRN码(伪随机噪声码)(01~32,前面的0也将被传输)
<5> 卫星仰角(00~90度,前面的0也将被传输)
<6> 卫星方位角(000~359度,前面的0也将被传输)
<7> 信噪比(00~99dB,没有跟踪到卫星时为空,前面的0也将被传输)
注:<4>,<5>,<6>,<7>信息将按照每颗卫星进行循环显示,每条GSV语句最多可以显示4颗卫星的信息。其他卫星信息将在下一序列的NMEA0183语句中输出。
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)
6、 Geographic Position(GLL)定位地理信息
$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*hh
<1> 纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<2> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<3> 经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<4> 经度半球E(东经)或W(西经)
<5> UTC时间,hhmmss(时分秒)格式
<6> 定位状态,A=有效定位,V=无效定位
<7> 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)
二、 GARMIN定义的语句
7、 Estimated Error Information(PGRME)估计误差信息
$PGRME,<1>,M,<2>,M,<3>,M*hh
<1> HPE(水平估计误差),0.0~999.9米
<2> VPE(垂直估计误差),0.0~999.9米
<3> EPE(位置估计误差),0.0~999.9米
8、 GPS Fix Data Sentence(PGRMF)GPS定位信息
$PGRMF,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>*hh
<1> GPS周数(0~1023)
<2> GPS秒数(0~604799)
<3> UTC日期,ddmmyy(日月年)格式
<4> UTC时间,hhmmss(时分秒)格式
<5> GPS跳秒数
<6> 纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<7> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<8> 经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<9> 经度半球E(东经)或W(西经)
<10> 模式,M=手动,A=自动
<11> 定位类型,0=没有定位,1=2D定位,2=3D定位
<12> 地面速率(0~1851公里/小时)
<13> 地面航向(000~359度,以真北为参考基准)
<14> PDOP位置精度因子(0~9,四舍五入取整)
<15> TDOP时间精度因子(0~9,四舍五入取整)
9、 Map Datum(PGRMM)坐标系统信息
$PGRMM,<1>*hh
<1> 当前使用的坐标系名称(数据长度可变,如“WGS 84”)
注:该信息在与MapSource进行实时连接的时候使用。
10、 Sensor Status Information(PGRMT)工作状态信息
$PGRMT,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>*hh
<1> 产品型号和软件版本(数据长度可变,如“GPS 15L/15H VER 2.05”)
<2> ROM校验测试,P=通过,F=失败
<3> 接收机不连续故障,P=通过,F=失败
<4> 存储的数据,R=保持,L=丢失
<5> 时钟的信息,R=保持,L=丢失
<6> 振荡器不连续漂移,P=通过,F=检测到过度漂移
<7> 数据不连续采集,C=正在采集,如果没有采集则为空
<8> GPS接收机温度,单位为摄氏度
<9> GPS接收机配置数据,R=保持,L=丢失
注:本语句每分钟发送一次,与所选择的波特率无关。
11、 3D velocity Information(PGRMV)三维速度信息
$PGRMV,<1>,<2>,<3>*hh
<1> 东向速度,514.4~514.4米/秒
<2> 北向速度,514.4~514.4米/秒
<3> 上向速度,999.9~9999.9米/秒
12、 DGPS Beacon Information(PGRMB)信标差分信息
$PGRMB,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,K,<6>,<7>,<8>*hh
<1> 信标站频率(0.0,283.5~325.0kHz,间隔为0.5kHz)
<2> 信标比特率(0,25,50,100或200bps)
<3> SNR信标信号信噪比(0~31)
<4> 信标数据质量(0~100)
<5> 与信标站的距离,单位为公里
<6> 信标接收机的通讯状态,0=检查接线,1=无信号,2=正在调谐,3=正在接收,4=正在扫描
<7> 差分源,R=RTCM,W=WAAS,N=非差分定位
<8> 差分状态,A=自动,W=仅为WAAS,R=仅为RTCM,N=不接收差分信号

NMEA是National Marine Electronics Association(美国国家海事电子协会)的缩写。该协会是一家专门从事海洋电子设备方面研究的民间机构,它制定了关于GPS(全球定位系统)电子设备之间的通信接口和协议的NMEA标准。
NMEA-0183协议是目前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。
一、            电器特性
Baud Rate:4800bps
Data Bits:8(d7=0)
Parity:None
Stop Bits:One(or more)
二、            协议
1.     语法格式
NMEA 0183的信息格式一般如下所示:
$aaaaa,df1,df2,....[CR][LF]
所有的信息由$开始,以换行结束,紧跟着$后的五个字符解释了信息的基本类型,多个参数之间用逗号隔开。
2.     协议类型
NMEA 0183中有以下三种基本的协议类型:
a)         信息源
b)        查询
c)        属性
1)     信息源
标准格式为:
$ttsss,df1,df2,....[CR][LF]
在紧随$后的两个字符用来识别作为信息内容识别码的后3个字符,信息识别码定义了保留的数据区,在NMEA 0183标准下,每个类型的数据区的信息内容是符合标准的。
例如:    $HCHDM,238,M[CR][LF]
标明“HC”说明信息源作为一个磁性的罗盘,“HDM” 指明以下是磁性的船首向航向,238是船首向航向的值,M指明船首向航向的值是磁性的。
2)     查询
标准格式为:
$ttllQ,sss,[CR][LF]
头两个字符做为请求者的信息源的识别码,后两个字符作为被查询的设备的信息识别,最后一个字符说明这是一个查询信息。紧跟着的字段(sss)包含了三个字的被查询内容的记忆信息。
查询意味着接受端需要从信息源那里得到一个有规律的内容,例如,我们可以发一个信息给GPS接受器请求传送一个“DISTANCE-TO-WAYPOINT”的信息,得到响应后,GPS接受器会发送请求的内容,直到接到别的请求。
例如:  $CCGPQ,GGA[CR][LF]
说明“CC”这个设备(计算机)正从 “GP”这个设备(GPS)查询GGA的内容。GPS将每隔一秒传送这个内容,直到有别的查询请求。
3)     属性
这对厂商来说是一种使用没有在标准下预定义的特殊内容的方法。它通常的格式为:
$PmmmA,df1,df2,...,[CR][LF]
P说明是属性内容,mmm定义为厂商信息代码,A(A-Z)标明信息类型。

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。
3.     协议语法
1)      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)
<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)
2)     GPS DOP and Active Satellites(GSA)当前卫星信息
$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>*hh
<1> 模式,M=手动,A=自动
<2> 定位类型,1=没有定位,2=2D定位,3=3D定位
<3> PRN码(伪随机噪声码),正在用于解算位置的卫星号(01~32,前面的0也将被传输)。
<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)
3)      GPS Satellites in View(GSV)可见卫星信息
$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,…<4>,<5>,<6>,<7>*hh
<1> GSV语句的总数
<2> 本句GSV的编号
<3> 可见卫星的总数(00~12,前面的0也将被传输)
<4> PRN码(伪随机噪声码)(01~32,前面的0也将被传输)
<5> 卫星仰角(00~90度,前面的0也将被传输)
<6> 卫星方位角(000~359度,前面的0也将被传输)
<7> 信噪比(00~99dB,没有跟踪到卫星时为空,前面的0也将被传输)
注:<4>,<5>,<6>,<7>信息将按照每颗卫星进行循环显示,每条GSV语句最多可以显示4颗卫星的信息。其他卫星信息将在下一序列的NMEA0183语句中输出。
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)
6)     Geographic Position(GLL)定位地理信息
$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*hh
<1> 纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<2> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<3> 经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<4> 经度半球E(东经)或W(西经)
<5> UTC时间,hhmmss(时分秒)格式
<6> 定位状态,A=有效定位,V=无效定位
<7> 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)

一、 NMEA0183标准语句(GPS常用语句) $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

$GPGLL
例:$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

$GPGSA
例:$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

$GPGSV
例:$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


$GPRMC
例:$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

$GPVTG
例:$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
Data and time (ZDA) 时间和日期信息
$GPZDA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>*hh
<1> UTC时间,hhmmss(时分秒)格式
<2> UTC日期,日
<3> UTC日期,月
<4> UTC日期,年<5>时区
Datum (DTM) 大地坐标系信息
$GPDTM,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>*hh
<1>本地坐标系代码 W84
<2>坐标系子代码 空
<3>纬度偏移量
<4>纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<5>经度偏移量
<6>经度半球E(东经)或W(西经)
<7>高度偏移量
<8>坐标系代码 W84
二、 GARMIN定义的语句
1、 Estimated Error Information(PGRME)估计误差信息
$PGRME,<1>,M,<2>,M,<3>,M*hh
<1> HPE(水平估计误差),0.0~999.9米
<2> VPE(垂直估计误差),0.0~999.9米
<3> EPE(位置估计误差),0.0~999.9米
2、 GPS Fix Data Sentence(PGRMF)GPS定位信息
$PGRMF,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>*hh
>
<1> GPS周数(0~1023)
<2> GPS秒数(0~604799)
<3> UTC日期,ddmmyy(日月年)格式
<4> UTC时间,hhmmss(时分秒)格式
<5> GPS跳秒数
<6> 纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<7> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<8> 经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<9> 经度半球E(东经)或W(西经)
<10> 模式,M=手动,A=自动
<11> 定位类型,0=没有定位,1=2D定位,2=3D定位
<12> 地面速率(0~1851公里/小时)
<13> 地面航向(000~359度,以真北为参考基准)
<14> PDOP位置精度因子(0~9,四舍五入取整)
<15> TDOP时间精度因子(0~9,四舍五入取整)
3、 Map Datum(PGRMM)坐标系统信息
$PGRMM,<1>*hh
<1> 当前使用的坐标系名称(数据长度可变,如“WGS 84”)
注:该信息在与MapSource进行实时连接的时候使用。
4、 Sensor Status Information(PGRMT)工作状态信息
$PGRMT,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>*hh
<1> 产品型号和软件版本(数据长度可变,如“GPS 15L/15H VER 2.05”)
<2> ROM校验测试,P=通过,F=失败
<3> 接收机不连续故障,P=通过,F=失败
<4> 存储的数据,R=保持,L=丢失
<5> 时钟的信息,R=保持,L=丢失
<6> 振荡器不连续漂移,P=通过,F=检测到过度漂移
<7> 数据不连续采集,C=正在采集,如果没有采集则为空
<8> GPS接收机温度,单位为摄氏度
<9> GPS接收机配置数据,R=保持,L=丢失
注:本语句每分钟发送一次,与所选择的波特率无关。
5、 3D velocity Information(PGRMV)三维速度信息
$PGRMV,<1>,<2>,<3>*hh
<1> 东向速度,514.4~514.4米/秒
<2> 北向速度,514.4~514.4米/秒
<3> 上向速度,999.9~9999.9米/秒
6、 DGPS Beacon Information(PGRMB)信标差分信息
$PGRMB,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,K,<6>,<7>,<8>*hh
<1> 信标站频率(0.0,283.5~325.0kHz,间隔为0.5kHz)
<2> 信标比特率(0,25,50,100或200bps)
<3> SNR信标信号信噪比(0~31)
<4> 信标数据质量(0~100)
<5> 与信标站的距离,单位为公里
<6> 信标接收机的通讯状态,0=检查接线,1=无信号,2=正在调谐,3=正在接收,4=正在扫描
<7> 差分源,R=RTCM,W=WAAS,N=非差分定位
<8> 差分状态,A=自动,W=仅为WAAS,R=仅为RTCM,N=不接收差分信号
三、TEXT文本格式说明:
    区域描述:              长度:    注释:
    ----------------------- ------- ------------------------
    句头起始符              1       始终为 '@'
    ----------------------- ------- ------------------------
   /年                      2       UTC年的最后两位数字
| ----------------------- ------- ------------------------
| 月                      2       UTC月, "01".."12"
T | ----------------------- ------- ------------------------
i | 日                      2       UTC日, "01".."31"
m | ----------------------- ------- ------------------------
e | 时                      2       UTC时, "00".."23"
| ----------------------- ------- ------------------------
| 分                      2       UTC分, "00".."59"
| ----------------------- ------- ------------------------
   /秒                      2       UTC秒, "00".."59"
    ----------------------- ------- ------------------------
   /纬度半球                1       'N' 或 'S'
| ----------------------- ------- ------------------------
| 纬度坐标                7       WGS84坐标系统,坐标格式ddmmmmm,
|                                 在第4位数字后省略了一个小数点。
| ----------------------- ------- ------------------------
| 经度半球                1       'E' 或 'W'
| ----------------------- ------- ------------------------
| 经度坐标                8       WGS84坐标系统,坐标格式dddmmmmm,
P |                                 在第5位数字后省略了一个小数点。
o | ----------------------- ------- ------------------------
s | 定位状态                1       'd' 2维差分定位
i |                                 'D' 3维差分定位
t |                                 'g' 2维定位
i |                                 'G' 3维定位
o |                                 'S' 模拟状态
n |                                 '_' 无效
| ----------------------- ------- ------------------------
| 水平定位误差            3       单位为“米”
| ----------------------- ------- ------------------------
| 高度符号                1       '+' 或 '-'
| ----------------------- ------- ------------------------
   /高度                    5       海拔高,单位为“米”
    ----------------------- ------- ------------------------
   /东/西 速度方向          1       'E' 或 'W'
| ----------------------- ------- ------------------------
| 东/西速度               4       单位是“米/秒”,在第三位后省略了一个小数点,
|                                 ("1234" = 123.4 m/s)
V | ----------------------- ------- ------------------------
e | 南/北 速度方向          1       'S' 或 'N'
l |
o | ----------------------- ------- ------------------------
c | 南/北 速度              4       单位是“米/秒”,在第三位后省略了一个小数点,
i |                                 ("1234" = 123.4 m/s)
t | ----------------------- ------- ------------------------
y | 垂直速度方向            1       'U' (上) 或 'D' (下)
| ----------------------- ------- ------------------------
| 垂直速度                4       单位是“米/秒”,在第二位后省略了一个小数点,
   /                                ("1234" = 12.34 m/s)
    ----------------------- ------- ------------------------
    句尾结束符              2        回车, '0x0D', 和换行'0x0A'
   实际使用中在软件中需要实现的常用功能
在目前手持项目中,正常的定位或导航系统,基本主要完成如下的功能:

读取当前坐标
使用报文:Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data(RMC)推荐定位信息

读取速度
使用报文:Track Made Good and Ground Speed(VTG)地面速度信息

读取方向
使用报文:Track Made Good and Ground Speed(VTG)地面速度信息
--注:速度和方向的计算这块,有一点需要注意,就是GPS接收机并非简单的将两次坐标相减进行计算,而是采用的多普勒效应进行处理,所以在实际应用中,速度和方向的计算会稍后一点延迟,因为信号是1秒接收一次,而且方向的计算还要根据前几秒的方向进行加权平均。

读取卫星数及状态
使用报文:GPS Satellites in View(GSV)可见卫星信息
           GPS DOP and Active Satellites(GSA)当前卫星信息 GPS的误差
有很多种因素会影响到GPS的准确率,以下是一个GPS误差引入简表:
卫星时钟误差:0-1.5米
卫星轨道误差:1-5米
电离层引入的误差:0-30米
大气层引入的误差:0-30米
接收机本身的噪音:0-10米
多路反射:0-1米
总定位误差:大约28米

上述的简表,并不表示一定会存在这么大的误差,这是给出的最好及最差的范围,当然最好情况不能同时发生,最差的情况也不能同时发生。
实际在卫星的导航电文中,已经包含了大气层的修正参数,能够消除50%到70%的误差,而且这两年出的GPS的误差大致范围是10米或以内。
在现有情况下,民用级单台GPS接收机要想达到1m以内的精度是不可能实现的,原因除GPS本身精度外,还包括地图、定位点测绘、嵌入式设备的运行速度等,所以过度追求定位精度对于民用产品来说已无实际的意义。 GPS的漂移
漂移是GPS导航时需要处理的问题之一,漂移主要有两个方面,第一,速度过快,以至于GPS的响应时间短于当前运行速度,出现漂移;第二,在高大建筑密集或天气情况不好的地方,因为GPS信号经过多次的折、反射,造成信号误差,出现漂移。

解决GPS漂移主要从两方面入手:
一、主系统的设计主要减少在近距离内对GPS信号的干扰。
二、软件处理。软件处理主要集中在导航软件处完成,导航软件会将坐标定位在道路之内,如果GPS接收到的信号超出道路的半径范围将自动过滤这个数据,并根据上次的速度及方向推算出当前点的位置。

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