NMEA 0813標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的解釋與模擬

1、NMEA 0813標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的解釋和模擬NMEA是“National Marine Electronics Association”（國(guó)際海洋電子協(xié)會(huì)）的縮寫，同時(shí)也是數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)定制的GNSS數(shù)據(jù)格式是NMEA 0183數(shù)據(jù)格式，它是一套定義接收機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信息，有幾種不同的格式，每種都是獨(dú)立相關(guān)的ASCII格式，逗點(diǎn)隔開數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流長(zhǎng)度從30-100字符不等，通常以每秒間隔選擇輸出。最常用的格式為“GGA”，它包含了定位時(shí)間、緯度、經(jīng)度、高度、定位所用的衛(wèi)星數(shù)、DOP值、差分狀態(tài)和校正時(shí)段等，還有速度，跟蹤，日期等。GPS接收機(jī)根據(jù)NMEA 0183協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位

2、置、速度等信息通過串口傳送到PC機(jī)、PDA等設(shè)備。NMEA實(shí)際上已成為所有的GNSS接收機(jī)和最通用的數(shù)據(jù)輸出格式，同時(shí)它也被用于與GNSS接收機(jī)接口的大多數(shù)軟件包里。NMEA-0183協(xié)議是GNSS接收機(jī)應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是目前GPS接收機(jī)上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的GNSS接收機(jī)、GNSS數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)航軟件都遵守或者至少兼容這個(gè)協(xié)議。NMEA 0813格式與專業(yè)RTCM2.3/3.0和CMR+的GNSS數(shù)據(jù)格式不同，NMEA 0813格式主要針對(duì)民用定位導(dǎo)航設(shè)備，通過NMEA 0183格式，可以實(shí)現(xiàn)GNSS接收機(jī)與PC或PDA之間的數(shù)據(jù)交換，可以通過USB和COM口等通用數(shù)據(jù)接口

3、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其兼容性高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。同時(shí)NMEA 0183可以作為民用差分GPS服務(wù)解算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過CORS參考站和GPRS/CDMA公網(wǎng)通訊，直接接收NMEA 0183兼容格式的差分信息，實(shí)現(xiàn)一般差分GNSS服務(wù)。NMEA最基本的使用方式如圖1所示。 圖一NMEA-0183協(xié)議定義的語(yǔ)句非常多，但是常用的或者說兼容性最廣的語(yǔ)句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。NMEA-0183 的每條語(yǔ)句的格式如下表1所示。表1 NMEA協(xié)議語(yǔ)句格式定義符號(hào)（ASCII）定義“$”語(yǔ)句起始位aaccc地址域，前兩位為識(shí)別符，后三位為語(yǔ)句名“，”域

4、分隔符dddddd發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容“*”效驗(yàn)和符號(hào)，后面的兩位數(shù)是效驗(yàn)和hh效驗(yàn)和/終止符，回車或換行不同的GPSOEM接收板提供的NMEA語(yǔ)句有很大差異，主要表現(xiàn)在字段的意義和位置上。用戶需要先弄清楚需要哪些信息，然后對(duì)照GPS OEM接收板的技術(shù)資料，尋找那些包括所需信息的NMEA語(yǔ)句。下面將介紹兼容性最廣泛的6條NMEA語(yǔ)句（1）$GPGGA語(yǔ)句Global Positioning System Fix Data（GGA），即GPS定位信息。該語(yǔ)句中反映GPS定位主要數(shù)據(jù)，包括經(jīng)緯度、質(zhì)量因子、HDOP、高程、參考站號(hào)等字段。其標(biāo)準(zhǔn)格式如下：$GPGGA，M，M，*hh各字段的含義和取值范

5、圍見表2所示。表2 $GPGGA語(yǔ)句各字段的含義和取值范圍字段含義取值范圍UTC時(shí)間hhmmss.ss000000.00235959.99緯度，格式：ddmm.mmmm000000008959.9999南北半球N北緯；S南緯經(jīng)度格式dddmm.mmmm00000.000017959.9999東西半球E表示東經(jīng)；W表示西經(jīng)GPS狀態(tài)0=未定位，1=GPS單點(diǎn)定位固定解，2=差分定位，3=PPS解；4=RTK固定解；5=RTK浮點(diǎn)解；6=估計(jì)值；7=手工輸入模式；8=模擬模式應(yīng)用解算位置的衛(wèi)星數(shù)0012HDOP， 水平圖形強(qiáng)度因子0.50099.000（大于6不可用)海拔高度-9999.99999

6、9.9地球橢球面相對(duì)大地水準(zhǔn)面的高度（高程異常）-9999.999999.9差分時(shí)間從最近一次接收到差分信號(hào)開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空參考站號(hào)00001023；不使用DGPS時(shí)為空例句：$GPGGA，074529.82，2429.6717，N，11804.6973，E，1，8，1.098，42.110，M，M，*76（2）$GPGSA語(yǔ)句GPS DOP and Active Satellites（GSA）即當(dāng)前衛(wèi)星信息， 其標(biāo)準(zhǔn)格式如下：$GPGSA，*hh各字段的含義和取值范圍見表3所示。表3 $GPGSA語(yǔ)句各字段的含義和取值范圍字段含義取值范圍模式M=手動(dòng)，A=自動(dòng)定位類型1=沒

7、有定位，2=2D定位，3=3D定位PRN碼（偽隨機(jī)噪聲碼），正在用于解算位置的衛(wèi)星號(hào)0132PDOP位置精度因子0.599.9HDOP水平精度因子0.599.9VDOP垂直精度因子0.599.9例句：$GPGSA，A，3，19，11，03，23，27，13，16，3.43，1.67，2.99*0E（3）$GPGSV語(yǔ)句GPS Satellites in View（GSV）可見衛(wèi)星信息，反映GPS可見星的方位角、俯仰角、信噪比等。其標(biāo)準(zhǔn)格式如下：$GPGSV，*hh各字段的含義和取值范圍見表4所示。表4 $GPGSV語(yǔ)句各字段的含義和取值范圍字段含義取值范圍總的GSV語(yǔ)句電文數(shù)012當(dāng)前GSV語(yǔ)

8、句號(hào)1-3可視衛(wèi)星總數(shù)0012衛(wèi)星號(hào)0132衛(wèi)星仰角0090度衛(wèi)星方位角000359度信噪比0099dB，沒有跟蹤到衛(wèi)星時(shí)為空注：，信息將按照每顆衛(wèi)星進(jìn)行循環(huán)顯示，每條GSV語(yǔ)句最多可以顯示4顆衛(wèi)星的信息。其他衛(wèi)星信息將在下一序列的NMEA0183語(yǔ)句中輸出。例句：$GPGSV，3，1，11，1，83，54，32，3，19，192，28，6，26，57，36，7，51，140，37*7D$GPGSV，3，2，11，14，40，136，34，16，64，266，36，20，21，293，22，2，168，*4C$GPGSV，3，3，11，23，10，321，25，53，7，40，30，2，46，

9、*48（4）$GPRMC 語(yǔ)句Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC），即推薦定位信息。其標(biāo)準(zhǔn)格式如下：$GPRMC，*hh各字段的含義和取值范圍見表5所示。表5 $GPRMC語(yǔ)句各字段的含義和取值范圍字段含義取值范圍UTC時(shí)間， hhmmss.ss000000.00235959.99定位狀態(tài)A=有效定位，V=無(wú)效定位緯度，格式：ddmm.mmmm000000008959.9999南北半球N表示北緯；S表示南緯經(jīng)度格式dddmm.mmmm00000.000017959.9999東西半球E表示東經(jīng)；W表示西經(jīng)地面速率000.0999.9

10、節(jié)地面航向000.0359.9，以真北為參考基準(zhǔn)UTC日期，格式：ddmmyy日月年磁偏角000.0180.0度磁偏角E表示偏東；W表示偏西模式指示（NMEA0183 3.00版本輸出）A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效例句：$GPRMC，074529.82，A，2429.6717，N，11804.6973，E，12.623，32.122，010806，W，A*08（5）$GPVTG 語(yǔ)句Track Made Good and Ground Speed（VTG），即地面速度信息。其標(biāo)準(zhǔn)格式為：$GPVTG，T，M，N，K，*hh各字段的含義和取值范圍見表6所示。表6 $GPVTG

11、語(yǔ)句各字段的含義和取值范圍字段含義取值范圍以真北為參考基準(zhǔn)的地面航向000359度以磁北為參考基準(zhǔn)的地面航向000359度地面速率000.0999.9節(jié)地面速率0000.01851.8公里/小時(shí)模式指示（僅NMEA0183 3.00版本輸出）A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效例句：$GPVTG，257.314，T，257.314，M，10.739，N，19.888，K，A*2F（6）$GPGLL語(yǔ)句Geographic Position（GLL），即定位地理信息。其標(biāo)準(zhǔn)格式如下：$GPGLL，*hh各字段的含義和取值范圍見表7所示。表7 $GPGLL語(yǔ)句各字段的含義和取值范圍字段含

12、義取值范圍緯度，格式：ddmm.mmmm000000008959.9999南北半球N表示北半球；S表示南半球經(jīng)度，格式：dddmm.mmmm00000.000017959.9999東西半球E表示東經(jīng)；W表示西經(jīng)UTC時(shí)間，格式：hhmmss000000.00235959.99定位狀態(tài)A=有效定位，V=無(wú)效定位模式指示（NMEA0183 3.00版本輸出）A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效5 NMEA 0183數(shù)據(jù)模擬該源代碼為VC+源代碼，是對(duì)一個(gè)模擬NMEA數(shù)據(jù)的類的定義。struct CNmeaDataCNmeaData （）；void ResetData （）；/ Data

13、retrieved from the NMEA sentences.double lat； / 緯度，單位為度（正數(shù)為北緯，負(fù)數(shù)為南緯）double lon； / 經(jīng)度，單位為度（正數(shù)為東經(jīng)，負(fù)數(shù)為西經(jīng)）double altitude； / 海拔高度，米double speed； / 速度，節(jié)double track； /追蹤衛(wèi)星高度角，度double magVariation； / 磁偏角，度double hdop； / HDOP值int numSats； / 追蹤衛(wèi)星數(shù)int UTCYear； / UTC年int UTCMonth； / UTC月int UTCDay； / UTC日int

14、UTCHour； / UTC時(shí)int UTCMinute； / UTC分int UTCSecond； / UTC秒CSatData satDataMAC_SATS；/ 衛(wèi)星鎖定數(shù):/ 0 = 無(wú)效， 1 = 衛(wèi)星鎖定， 2 = DGPS狀態(tài)GPS_FIX_QUALITY lastFixQuality；/ 有效衛(wèi)星數(shù)bool isValidLat； / 緯度bool isValidLon； / 經(jīng)度bool isValidAltitude； / 高程bool isValidSpeed； / 速度bool isValidDate； / 日期bool isValidTime； / 時(shí)間bool is

15、ValidTrack； / 追蹤衛(wèi)星角bool isValidMagVariation； / 磁偏角變化bool isValidHdop； / HDOP值bool isValidSatData； / 衛(wèi)星數(shù)/ 確定是否有有效的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)端口bool hasCoordEverBeenValid；class CNmeaParserpublic:CNmeaParser （）；SENTENCE_STATUS ParseSentence （const char* sentence）；void GetData （CNmeaData& data）const；void ResetData （）m_da

16、ta.ResetData （）；private:bool ParseDegrees （double& degrees， const char* degString）const；bool ParseDate （int& year， int& month， int& day，const char* dateString）const；bool ParseTime （int& hour， int& minute， int& second，const char* timeString）const；void ParseAndValidateAltitude （const char* field， cons

17、t char unit）；void ParseAndValidateDate （const char* field）；void ParseAndValidateFixQuality （const char* field）；void ParseAndValidateLat （const char* field， const char hem）；void ParseAndValidateLon （const char* field， const char hem）；void ParseAndValidateHdop （const char* field）；void ParseAndValidate

18、Speed （const char* field）；void ParseAndValidateMagVariation（const char* field，const char direction）；void ParseAndValidateTime （const char* field）；void ParseAndValidateTrack （const char* field）；void ParseGGA （const char* sentence）；void ParseGLL （const char* sentence）；void ParseRMC （const char* senten

19、ce）；void ParseGSV （const char* sentence）；bool GetNextField （char* data， const char* sentence，uint& currentPosition）const；bool IsValidSentenceType （const char* sentence）const；bool IsCorrectChecksum （const char* sentence）const；CNmeaData m_data；/ 需要分解GSV語(yǔ)句int m_lastSentenceNumber；/ 確定結(jié)束語(yǔ)句int m_numSente

20、nces； / 處理語(yǔ)句數(shù)int m_numSatsExpected； / 分析捕獲衛(wèi)星數(shù)int m_numSatsLeft； / 分析失鎖衛(wèi)星數(shù)int m_satArrayPos； / 下一次捕獲衛(wèi)星位置預(yù)測(cè)CSatData m_tempSatDataMAC_SATS；class CNmeaSerialpublic:CNmeaSerial （）；CNmeaSerial （HWND hMsgWnd， DWORD timeout）；CNmeaSerial （）；SERIAL_RESULT_TYPE CloseConnection （）；SERIAL_RESULT_TYPE OpenConnection （）；SERIAL_RESULT_TYPE OpenConnection （uint8 comPort， uint32 baudRate，uint8 dataBits， SETPARITY parity， STOPBITS stopBits）；SERIAL_RESULT_TYPE GetData （CNmeaData& data）const；SERIAL_RESULT_TYPE GetSettings