1、GNSS导航芯片输出NEMA协议解析 1.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接受机根据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接受机应当遵守的标准协议,也是目前GPS接受机上使用最广泛的协议,大多数常见的GPS接受机、GPS数据解决软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议
2、 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。 $GPGGA 例:$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,表白该语句为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
3、度ddmm.mmmm,度分格式(前导位数局限性则补0) 字段3:纬度N(北纬)或S(南纬) 字段4:经度dddmm.mmmm,度分格式(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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(从最近一次接受到差分信号开始的秒数,
4、假如不是差分定位将为空) 字段12:差分站ID号0000 - 1023(前导位数局限性则补0,假如不是差分定位将为空) 字段13: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,表白该语句为GPS DOP and Active Satellites(GSA)当前卫星信息 字段1:定位模式,A=自动手动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)
5、前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补0) 字段9:PRN码(伪随机噪声码),第7信道正在使用的
6、卫星PRN码编号(00)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补0) 字段15:P
7、DOP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,表白该语句为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
8、 12)(前导位数局限性则补0) 字段4:PRN 码(伪随机噪声码)(01 - 32)(前导位数局限性则补0) 字段5:卫星仰角(00 - 90)度(前导位数局限性则补0) 字段6:卫星方位角(00 - 359)度(前导位数局限性则补0) 字段7:信噪比(00-99)dbHz 字段8:PRN 码(伪随机噪声码)(01 - 32)(前导位数局限性则补0) 字段9:卫星仰角(00 - 90)度(前导位数局限性则补0) 字段10:卫星方位角(00 - 359)度(前导位数局限性则补0) 字段11:信噪比(00-99)dbHz 字段12:PRN 码(伪随机噪声码)(01 - 32)
9、前导位数局限性则补0)
字段13:卫星仰角(00 - 90)度(前导位数局限性则补0)
字段14:卫星方位角(00 - 359)度(前导位数局限性则补0)
字段15:信噪比(00-99)dbHz
字段16:校验值
NMEA0183标准语句另一种表达方式详解
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
10、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(从最近一次接受到差分信号开始的秒数,假如不是差分定位将为空) <12>
11、 差分站ID号0000~1023(前面的0也将被传输,假如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
12、 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
13、
<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
14、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
15、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
16、0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
17、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
18、<11>,<12>,<13>,<14>,<15>*hh
19、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
20、<6>,<7>,<8>,<9>*hh
21、3D velocity Information(PGRMV)三维速度信息
$PGRMV,<1>,<2>,<3>*hh
22、00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> 信标接受机的通讯状态,0=检查接线,1=无信号,2=正在调谐,3=正在接受,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=不接受差分信号 三、TEXT文本格式说明: 区域描述: 长度: 注释: ----------------------- ------- ------------------
23、 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 | --------------------
24、 ------- ------------------------ i | 日 2 UTC日, "01".."31" m| ----------------------- ------- ------------------------ e | 时 2 UTC时, "00".."23" | ----------------------- ------- ------------------------ | 分 2
25、 UTC分, "00".."59" | ----------------------- ------- ------------------------ \秒 2 UTC秒, "00".."59" ----------------------- ------- ------------------------ /纬度半球 1 'N' 或 'S' | ----------------------- ------- -----------------
26、 | 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
27、 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
28、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” | ----------------------- ------- -------------------
29、 | 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' | ----------------------- ------
30、 ------------------------ | 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 | ----------------------- ------- ----------
31、 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) | ----------------------- ------- -------------------
32、 | 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' ----------------------- ------- -----------------------
33、 假如某字段的数值没有达成所定义的长度,将在前面添加0。 任何无效的数字将以下划线来代替。 NMEA-0183数据实际举例: NMEA-0183数据协议是一个比较复杂的多样的格式,这里有其中的几个例子 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
34、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 $GPGSV,3,3,10,29,07,07
35、4,,30,07,163,28*7D 说明:NMEA0183格式以“$”开始,重要语句有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,最多可接受12颗卫星信息。 <4> PDOP位置精度因子(0.5~99.9)
36、 <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
37、噪声比(C/No), 00 至 99 dB;无表未接受到讯号。 <8>Checksum.(检查位). 第<4>,<5>,<6>,<7>项个别卫星会反复出现,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>
38、 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(从最近一次接受到差分信号开始的秒数,假如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,
39、假如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
40、> 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
41、> 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) 对于拟定数据精确度和GPS稳定性,卫星的位置是非常重要的信息。既然GPS精确读将被具体地在这两部分介绍,那么这一部分将重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
42、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同样,卫星的位置被表达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°表达水 平,90°表达为“天顶”(或者说是头顶)。因此,假如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在水平的东北方向,高度为一 半的位置。此外对于卫星位置,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: $GPGSV,3,1,10,24,82,02
43、3,40,05,62,285,32,01,62,123,00,17,59,229,28*70 每条语句包含四部分内容,例如:第一部分是“24,82,023,40”,第二部分是“05,62,285,32”等等。每部分的第一个词为PRC,第二个词为卫星高程,跟着为方位角和信号强度。假如这个卫星信息用图来显示,那么就如图 1-1。 (图 1-1:$GPGSV语句的图形表达,中心点为当前位置,周边的圆标示水平面。)2.常用NMEA-0183语句字段定义解释 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
44、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接受机根据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接受机应当遵守的标准协议,也是目前GPS接受机上使用最广泛的协议,大多数常见的GPS接受机、GPS数据解决软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。 但是,也有少数厂商的设备使用自行约定的协议比如GARMIN的GPS设备(部分GARMIN设备也可以输出兼容NMEA-0183协议的数据)。软件
45、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,除非你的确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。 $GPGGA 例:$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,,,,0000
46、1F 字段0:$GPGGA,语句ID,表白该语句为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(前导位数局限性则补0) 字段3:纬度N(北纬)或S(南纬) 字段4:经度dddmm.mmmm,度分格式(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补0) 字段8:HD
47、OP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(从最近一次接受到差分信号开始的秒数,假如不是差分定位将为空) 字段12:差分站ID号0000 - 1023(前导位数局限性则补0,假如不是差分定位将为空) 字段13: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,表白该语句为GPS DOP and Active Satellites(GSA)当前卫星信息 字段1
48、定位模式,A=自动手动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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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
49、号(00)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补0) 字段13:PRN码(伪随机噪声码)
50、第11信道正在使用的卫星PRN码编号(00)(前导位数局限性则补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)(前导位数局限性则补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,表白该语句为GPS Satell






