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GPS开发-NMEA 0183语句说明

时间:2015-10-27 11:16来源:未知 作者:xabdxl 点击:
GPS开发-NMEA 0183语句说明

  GPS开发-NMEA 0183语句说明

  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

  <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

  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。

(责任编辑:xabdxl)
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