GPS模块使用基础手册.doc

GPS模块使用手册一、GPS模块多个关键指标1.卫星轨迹全球有24颗GPS卫星沿6条轨道绕地球运行(每4个一组)，GPS接收模块就是靠接收这些卫星来进行定位。但通常在地球同一边不会超出12颗卫星，所以通常选择能够跟踪12颗卫星以下器件就能够了。当然，所能跟踪卫星数越多，性能越好。大多数GPS接收器能够追踪812颗卫星。计算2维坐标最少需要3颗卫星，4颗卫星能够计算3维坐标。2.并行通道因为最多可能有12颗卫星是可见，GPS接收器必需按次序访问每一颗卫星来获取每颗卫星信息，所以市面上GPS接收器大多数是12并行通道型，这许可它们连续追踪每一颗卫星信息。12通道接收器优点包含快速冷开启和初始化卫星信息，而且在森林地域能够有愈加好接收效果。通常12通道接收器不需要外置天线，除非是在封闭空间，如船舱或车厢中。3.定位时间定位时间是指重启GPS接收器时，确定现在位置所需时间。对于12通道接收器，冷开启时定位时间通常为35 min，热开启时为1530 s。4.定位精度一般GPS接收器水平位置定位精度在510 m内。5.DGPS功效DGPS是一个固定GPS接收器，用于接收卫星信号。DGPS能够正确地计算出理论上卫星信号传送到正确时间，然后将它和实际传送时间相比较，并计算出差值。DGPS将这个差值发送出去，其它GPS接收器就能够利用这个差值得到一个更正确位置读数(510 m或更少误差)。很多GPS设备提供商在部分地域设置了DGPS发送机，供用户无偿使用，只要用户所购置GPS接收器有DGPS功效即可。6.信号干扰要取得一个很好定位信号，GPS接收器必需最少能接收到35颗卫星。假如是在峡谷中或两边高楼林立街道上，或是在茂密丛林里，有可能接收不到足够卫星，无法定位或只能得到二维坐标。一样，假如在一个建筑里面，有可能无法更新位置。部分GPS接收器有单独天线能够贴在挡风玻璃上，或将一个外置天线放在车顶上，这有利于接收器收到更多卫星信号。二、HOLUX M-89 GPS模块特征我们选择是台湾生产HOLUX M-89 GPS模块，并为其配置了PCB板，以方便和单片机进行连接，下面和反面以下图所表示， HOLUX M-89 GPS接收卫星信号时通常还需要配置天线，以下图所表示：HOLUX M-89 GPS模块关键特征以下：产品特征通 道：并行32通道频 率：L1 1575.42MHzC/A码（1.023MHZ码片速率）跟踪灵敏度：-159dB动态性能速 度：515米/秒加速度：4g颠 簸：20米/秒捕捉时间重获取时间：0.1秒热开启时间：1秒温开启时间：33秒冷开启时间：36秒精度定位： 10米（2D RMS） 1-5米 （DGPS）速度： 0.1米/秒时间： 1ms数据特征I/O信息：1个全双工串行TTL接口数据传输速率： 480038400 (标准：9600)格式： SiRF二进制和NMEA-0183（v3.01）GGA,GLL,GSA,GSV,RMC,VTGDGPS协议：RTCM SC-104，类型1，2和9脉冲延时： 100ms电气特征输入电压： 3.35VDC后备电源： 直流3V输入电流： 80mA物理特征尺寸： 25.4mm(D)25.4mm(W)3mm(H)重量： 7g环境特征操作温度： -30+85存贮范围： -40+85三、12864显示GPS数据试验1.HOLUX M-89 GPS模块和DD-900试验开发板连接HOLUX M-89 GPS模块安装在一块PCB板上，板上引出有6针间距为2.54mm插针，可方便地和顶顶电子开发DD-900试验开发板进行连接，各插针管脚功效及其和DD-900试验开发板连接方法以下：1脚：指示灯，通电常亮，接收到卫星开始闪烁，模块板上带有LED灯，试验时可不接。2脚：外部复位输入，模块内部有复位电路，试验时可不接。3脚：模块串口数据输出。接DD-900试验开发板MCURXD脚（P30脚）。4脚：模块串口数据输入。接DD-900试验开发板MCUTXD脚（P31脚）。5脚：GND。接DD-900试验开发板地端。6脚：电源输入，电压范围：3.3-5V，接DD-900试验开发板3.3V或5V端。2.GPS源程序试验步骤（1）打开STC下载软件，将“12864液晶屏显示GPS数据C51源程序”中“GPS_12864.hex”目标文件下载到DD-900试验开发板上。（2）取一只12864液晶显示器，将其插到DD-900试验开发板上。（3）将GPS模块和天线连接好。（4）找四根杜邦线，将GPS模块和DD-900试验开发板连接好。断开232和单片机短接插针。使单片机只能和GPS模块进行通信。（5）打开DD-900试验开发板电源，约几十秒后，在12864液晶屏上即可显示出经度、纬度、时间、海拔高度等信息，以下图所表示：以上信息意思为：东经120度23.7285分，北纬36度17.3538分，时间为15点10分52秒，海拔高度为145.6米。需要注意是，试验时，要将GPS模块和天线放置在室外，方便接收到卫星信号，另外，GPS开启时需要一定开启时间，GPS开启后才能接收到并计算出正确数据。另外，假如你没有采取DD-900试验开发板，而是采取其它试验板，需要将单片机晶振频率设置为11.0592MHz，以确保GPS模块和单片机根据9600波特率进行通信。四、用串口调试助手查看GPS数据1.GPS模块和DD-900连接（1）GPS模块经过DD-900试验开发板串口，能够方便地和PC机进行连接，连接方法以下：（2）GPS模块3脚（模块串口数据输出）接DD-900试验开发板MCUTXD脚（P31脚），注意，和上个试验不一样。（3）GPS模块4脚（模块串口数据输入）接DD-900试验开发板MCURXD脚（P30脚），注意，和上个试验不一样。（4）GPS模块5脚（GND）接DD-900试验开发板地端。（5）GPS模块6脚（电源输入）接DD-900试验开发板3.3V或5V端。（6）取下DD-900MCU。2.试验方法 连接完成后，打开顶顶串口调试助手，选择好串口（通常为串口1，假如采取USB转串口，要选择虚拟串口号，本例采取是USB转串口，虚拟串口号为COM5）。波特率选择为9600，校验位为NINE，数据位为8，停止位为1。以上设置完成后，打开串口，即可在接收窗口中接收到相关GPS数据，图所表示：五、其它1.GPS模块和PC机通信模组能够直接采取电平转换电路MAX232，将GPS模块串口和PC机串口连接,用串口调试工具和GPS模块调试软件监控模块输出数据，注意：模块默认波特率为9600，PC机串口波特率必需设置成9600。假如没有接GPS天线或收不到卫星信号。模组上LED灯一直常亮，假如收到有效卫星信号LED开始闪烁。2.GPS数据协议GPS数据格式支持 NMEA0183 V 3.01 数据协议。格式 NMEA0183 V3.01： GPGGA（1 次1 秒）、GPGSA（1 次5 秒）、GPGSV（1 次5 秒）、GPRMC（1 次1 秒）、GPVTG（1 次1 秒）。下面是调试模组用串口监控到数据：无卫星状态：$GPGGA,000355.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*44$GPGSA,A,1,*1E$GPGSV,1,1,00*79$GPRMC,000355.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*79$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000356.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*47$GPRMC,000356.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7A$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000357.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*46$GPRMC,000357.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7B$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000358.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*49$GPRMC,000358.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*74$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000359.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*48$GPRMC,000359.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*75$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000400.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*43$GPGSA,A,1,*1E$GPGSV,1,1,00*79$GPRMC,000400.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7E$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000401.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*42$GPRMC,000401.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7F$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000402.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*41$GPRMC,000402.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7C$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000403.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*40$GPRMC,000403.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7D$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000404.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*47$GPRMC,000404.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7A$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000405.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*46$GPGSA,A,1,*1E有卫星状态：$GPGGA,090113.000,3958.2847,N,11616.6454,E,1,8,1.00,67.6,M,-6.7,M,*78$GPRMC,090113.000,A,3958.2847,N,11616.6454,E,0.00,0.00,080110,A*60$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090114.000,3958.2847,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,*7C$GPRMC,090114.000,A,3958.2847,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,A*65$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090115.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,*7C$GPRMC,090115.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,A*65$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090116.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,*70$GPRMC,090116.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,A*66$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090117.000,3958.2845,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,*73$GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,27,1.28,1.00,0.79*08$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,24*76$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,18,15,276,42,27,14,167,36*7D$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,40,*45$GPRMC,090117.000,A,3958.2845,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,A*65$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090118.000,3958.2846,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,*7F$GPRMC,090118.000,A,3958.2846,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,A*69$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090119.000,3958.2846,N,11616.6458,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*7C$GPRMC,090119.000,A,3958.2846,N,11616.6458,E,0.00,0.00,080110,A*67$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090120.000,3958.2847,N,11616.6459,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*76$GPRMC,090120.000,A,3958.2847,N,11616.6459,E,0.00,0.00,080110,A*6D$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090121.000,3958.2847,N,11616.6460,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*7D$GPRMC,090121.000,A,3958.2847,N,11616.6460,E,0.00,0.00,080110,A*66$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090122.000,3958.2847,N,11616.6461,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*7F$GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,08,27,1.14,0.85,0.77*0D$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,22*70$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,21,18,15,276,42,27,14,167,36*7E$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,43,*46$GPRMC,090122.000,A,3958.2847,N,11616.6461,E,0.00,0.00,080110,A*64$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090123.000,3958.2848,N,11616.6462,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*72$GPRMC,090123.000,A,3958.2848,N,11616.6462,E,0.00,0.00,080110,A*69$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D2.GPS 语句数据格式GPS模块能够输出多个数据格式输出语句，这么，在源程序中，我们经过对这些输出语句进行解析，就能够得到GPS定位数据。下面关键介绍GPRMC和GPGGA输出语句：（1）GPRMC输出语句其标准格式为:$GPRMC, ,A*hh 比如：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,A*50 标准定位时间（UTC time）格式：时时分分秒秒.秒秒秒（hhmmss.sss）。 定位状态，A = 数据可用，V = 数据不可用。 纬度，格式：度度分分.分分分分（ddmm.mmmm）。 纬度区分，北半球（N）或南半球（S）。 经度，格式：度度分分.分分分分。 经度区分，东（E）半球或西（W）半球。 相对位移速度， 0.0 至 1851.8 knots（节） 相对位移方向，000.0 至 359.9度。实际值。 日期，格式：日日月月年年（ddmmyy）。 磁偏角，（000 - 180）度，前导位数不足则补0 。 磁偏角方向，E=东W=西。A* 语句结束标志符。hh 从$开始全部ASCII码校验和。 回车换行。（2）GPGGA输出语句 这是一帧GPS定位关键数据，也是使用最广数据。为了便于了解，下面举例说明GPGGA语句各部分含义。其标准格式为:$GPGGA, ,M,M,*hh传送信息说明以下：$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)。 UTC时间，时时分分秒秒格式。 纬度，度度分分.分分分分格式(第1位是0也将传送)。 纬度半球，N或S(北纬或南纬)。 经度，度度度分分.分分分分格式(第1位0也将传送)。 经度半球，E或W(东经或西经)。 GPS质量指示，0：方位无法使用，1=非差分GPS取得方位，2=差分方法取得方位(DGPS)，6=估量取得。 使用卫星数量，从00到12(第1位是0也将传送)。 水平正确度，0.599.9。 天线离海平面高度，-9 999.99999.9m。M指单位米。 大地水准面高度，-999.99999.9m。M指单位米。 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最终设置RTCM传送秒数量(比如无DGPS为0)。 差分参考基站标号，从00001023,实时DGPS时无。* 语句结束标志符。hh 从$开始全部ASCII码校验和。 回车换行。比如，假如实时收到一条“$GPGGA”语句以下：$GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,*4A这是一条GPS定位数据信息语句，其含义是：UTC时间为11时46分41秒，位置在北纬30度2.323 2分，东经122度6.115 7分，一般GPS定位方法，接收到3颗卫星，水平精度为12.9 m，天线离海平面高度为53.2m，所在地离地平面高度为11.6m，校验和为4AH。因为GPS模块发送不止是一条语句，要完整接收这条“$GPGGA”语句，就必需判定这条语句头。也就是“$GPGGA，”这7个字符，当完整收到这7个字符后，才能确保是所需要数据。