GPS-NMEA 0183格式说明

一、 NMEA0183标准语句
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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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。

对于静态漂移，也有建议做软件判断：
1.检测到的状态为静止时，强制速度为0；
2.速度为0时，强制方向为0；
3.数据中的速度值为0时，就不去更新地图上的经纬度；
4.通过比较上次定位数据的经纬度差的绝对值（同时包括时间）再来判定是否有慢速移动；

另外有些GPS模块（UBLOX）可设置静止模式、行走模式、汽车模式、海上模式、飞行模式，通过设置这些参数来解决漂移问题。