GPS通讯协议(NMEA0183)协议解析_台积电回应芯片巨头撤离

GPS通讯协议(NMEA0183)协议解析_台积电回应芯片巨头撤离GPSNEMA0183协议 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GlobalPositioningSystemFixData(GGA)GPS定位信息字段1

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GPS NEMA 0183协议

 

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GlobalPositioning 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GeographicPosition(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GPSDOP 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GPSSatellites 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RecommendedMinimum 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TrackMade 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<CR><LF>
<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<CR><LF>
<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<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

2、 GPSFix 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)

3、 MapDatum(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“WGS84”)
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<CR><LF>
<1> 产品型号和软件版本(数据长度可变,如“GPS15L/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、 3Dvelocity 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

6、 DGPSBeacon 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:RecommendedMinimum Specific GPS/TRANSIT Data(RMC)推荐定位信息

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

读取方向
使用报文:TrackMade 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:GPSSatellites 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。

 

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