原创 GPS简介

作者：曹忠明，华清远见嵌入式学院讲师。

GPS简介

GPS的全称： 卫星测时测距导航／全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System，它分为三个部分：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。

空间部分：由24颗卫星分布在20200KM高空中固定的6个轨道上，每个轨道4颗。

地面控制部分：有一个主控站、5个全球监控站和3个地面控制站组成。他们为卫星提供准去的卫星轨道和时钟参数。

用户设备部分及GPS接收机。主要功能是捕获卫星的一些信息计算出用户堆在位置的经纬度、高度、速度时间等性息。接收机由接受单元和天线单元组成，而用户设备则由接收机硬件和机内软件（地图……）构成。

GPS接受模块是串口输出，市面上的接收机由USB接口的、PS2接口的、RS232接口的，可根据需要选择合适自己的设备。

GPS接收机接受到得信息可以通过串口读出来，下面是一组数据。

$PSRFTXT,Version:GSW3.2.4_3.1.00.12-SDK003P1.00a
    $PSRFTXT,Version2:F-GPS-03-0701231
    $PSRFTXT,WAAS Disable
    $PSRFTXT,TOW:  105921
    $PSRFTXT,WK:   1538
    $PSRFTXT,POS:  -2170399 4386065 4076920
    $PSRFTXT,CLK:  95585
    $PSRFTXT,CHNL: 12
    $PSRFTXT,Baud rate: 4800
    $GPGGA,052613.172,3959.1983,N,11619.6639,E,0,03,,74.0,M,-6.5,M,,0000*5B
    $GPGSA,A,1,30,14,29,,,,,,,,,,,,*13
    $GPRMC,052613.172,A,3959.1983,N,11619.6639,E,,,290609,,*01
    $GPGGA,052614.266,3959.2084,N,11619.6691,E,1,03,4.1,74.0,M,-6.5,M,,0000*7F
    $GPGSA,A,2,30,14,29,,,,,,,,,,4.2,4.1,1.0*3C
    $GPRMC,052614.266,A,3959.2084,N,11619.6691,E,1.24,10.61,290609,,*3E
    $GPGGA,052615.269,3959.2074,N,11619.6690,E,1,03,4.1,74.0,M,-6.5,M,,0000*7F
    $GPGSA,A,2,30,14,29,,,,,,,,,,4.2,4.1,1.0*3C
    $GPRMC,052615.269,A,3959.2074,N,11619.6690,E,2.09,90.96,290609,,*32
    $GPGGA,052616.269,3959.2080,N,11619.6676,E,1,04,3.9,48.4,M,-6.5,M,,0000*7C
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,4.0,3.9,1.0*33
    $GPRMC,052616.269,A,3959.2080,N,11619.6676,E,0.39,281.94,290609,,*03
    $GPGGA,052617.266,3959.2117,N,11619.6940,E,1,04,6.9,70.3,M,-6.5,M,,0000*7E
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
    $GPGSV,3,1,10,14,56,115,34,30,37,049,41,29,23,103,34,12,08,041,30*73
    $GPGSV,3,2,10,16,75,122,,21,51,183,,31,50,055,,20,23,309,*7E
    $GPGSV,3,3,10,22,21,297,,18,03,169,*73
    $GPRMC,052617.266,A,3959.2117,N,11619.6940,E,0.10,299.68,290609,,*09
    $GPGGA,052618.000,3959.2142,N,11619.7011,E,1,04,6.9,80.7,M,-6.5,M,,0000*74
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
    $GPRMC,052618.000,A,3959.2142,N,11619.7011,E,0.16,318.14,290609,,*0D
    $GPGGA,052619.000,3959.2174,N,11619.7146,E,1,04,6.9,90.3,M,-6.5,M,,0000*76
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
    $GPRMC,052619.000,A,3959.2174,N,11619.7146,E,0.42,64.37,290609,,*32
    $GPGGA,052620.000,3959.2194,N,11619.7277,E,1,04,6.9,96.9,M,-6.5,M,,0000*7F
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
    $GPRMC,052620.000,A,3959.2194,N,11619.7277,E,1.04,76.65,290609,,*30
    $GPGGA,052621.000,3959.2216,N,11619.7391,E,1,04,6.9,104.4,M,-6.5,M,,0000*49
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
    $GPRMC,052621.000,A,3959.2216,N,11619.7391,E,0.97,72.92,290609,,*36
    $GPGGA,052622.000,3959.2227,N,11619.7426,E,1,04,6.9,107.2,M,-6.5,M,,0000*46
    $GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
    $GPGSV,3,1,10,14,56,115,35,30,37,049,40,29,23,103,33,12,08,041,30*74
    $GPGSV,3,2,10,16,75,122,,21,51,183,,31,50,055,,20,23,309,*7E
    $GPGSV,3,3,10,22,21,297,,18,03,169,*73

我们从这些信息中可以得到我们的大致位置、和准确的时间等信息。下面是这些数据的具体格式。

说明：NMEA0183格式以“$”开始，主要语句有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><CR><LF>

<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，最多可接收12颗卫星信息。
    <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）
    <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><CR><LF>

<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>讯号噪声比（C/No）， 00 至 99 dB；无表未接收到讯号。
    <8>Checksum.(检查位).

第<4>,<5>,<6>,<7>项个别卫星会重复出现，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<CR><LF>

<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）

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<CR><LF>

<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<CR><LF>

<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）