GPS数据格式与分析.docx

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GPS数据格式与分析

目前GPS（全球定位系统）定位应用市场日趋成熟，正在进入应用的高速发展时期。

看到论坛里不断有人提问关于GPS的问题。

现将个人对GPS的了解写出来跟大家一块探讨。

1、GPS应用简介

近年来GPS系统，已经在大地测绘、海上渔用、车辆定位监控、建筑、农业等各个领域得到广泛应用。

从九十年代我国引进GPS定位技术开始，经过十多年的市场培育，GPS定位应用进入了发展的最好时机，未来十年基于GPS的应用将会改变我们的生活和工作方式。

目前市场上的大部分GPS接受模块都是通过RS232串口与MCU进行数据传输的。

这些数据包括经度、纬度、海拔高度、时间、卫星使用情况等基本信息。

开发人员再依据这些基本数据，进行数据处理来完成整套的定位系统软件。

2、数据格式

在进行数据接受编程之前，先介绍一下该模块的数据格式。

它支持NMEA-0183输出格式。

信息如下：

GGA位置测定系统定位资料（GlobalPositioningSystemFixData）

GSV导航卫星资料（GNSSSatellitesinView）

RMC导航卫星特定精简资料（RecommendedMinimumSpecificGNSSData）

VTG方向及速度等相关资料（CourseOverGroundandGroundSpeed）

由于文章篇幅问题，笔者在这里只以接收GGA数据为例，格式如下：

$GPGGA,hhmmss,dddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,x,xx,x.x,x.x,M,,M,x.x,xxxx*CS

例：

$GPGGA,033744,2446.5241,N,12100.1536,E,1,10,0.8,133.4,M,,,,*1F

说明见表：

上面例子中，我们可读出位置信息：

北纬24度46.5241分，西经121度00.1536分

格林威治时间：

3点37分44秒

3部分程序代码（c++）

//初始化串口//入口:

strComm（串口名）//返回:

TRUE（成功）;FALSE（失败）BOOLCGPSDlg:

:

InitComm（CStringstrComm）{inti;DCBdcb;COMMTIMEOUTSTimeOuts;for（i=0;i<3;i++）//串口最多初始化3次{m_hComm=CreateFile（strComm,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL）;if（m_hComm!

=INVALID_HANDLE_VALUE）break;}if（i==3）//串口初始化失败{AfxMessageBox（"串口初始化失败..."）;returnFALSE;}SetupComm（m_hComm,MAXLENGTH,MAXLENGTH）;//设置发送接收缓冲区大小TimeOuts.ReadIntervalTimeout=0;//设定5个超时参数TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=500;TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=0;TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=500;SetCommTimeouts（m_hComm,&TimeOuts）;//设置超时参数GetCommState（m_hComm,&dcb）;//获得通信状态dcb.fAbortOnError=FALSE;//有错误不停止dcb.BaudRate=CBR_4800;//波特率4800dcb.ByteSize=8;//8位dcb.Parity=NOPARITY;//奇校验dcb.StopBits=ONESTOPBIT;//1位停止位SetCommState（m_hComm,&dcb）;//设置通信状态PurgeComm（m_hComm,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）;//清空发送和接收缓冲区returnTRUE;}//获得GPS参数//注意:

从GPS接收到的字符串已经在m_strRecv中,由于是定时接收,所以在这个字符串的头和尾都可能存在//不完整的NMEA输出字符串,在处理时要特别注意//返回:

TRUE（格式正确）;FALSE（格式错误）BOOLCGPSDlg:

:

GetGPSParam（）{inti,j;CStringstr,strNEMA;//先判断是否接收到数据if（m_strRecv.IsEmpty（））returnFALSE;//若字符串不是以'$'开头的,必须删掉这部分不完整的if（m_strRecv[0]!

='$'）{i=m_strRecv.Find（'\n',0）;if（i==-1）returnFALSE;//尾部未接收完整,必须等接收完后才能删除m_strRecv.Delete（0,i+1）;//尾部已接收完整（尾部为\r\n结束）,删除不完整的部分}//截取完整的NMEA-0183输出语句（m_strRecv中可能有多条语句,每条间以\r\n分隔）for（;;）{i=m_strRecv.Find（'\n',0）;if（i==-1）break;//所有的完整输出语句都已经处理完毕,退出循环//截取完整的NMEA-0183输出语句strNEMA=m_strRecv.Left（i+1）;m_strRecv.Delete（0,i+1）;//下面对各种输出语句进行分别处理if（strNEMA.Find（"$GPRMC",0）==0）{//该输出语句中的各项以','分隔for（i=j=0;strNEMA!

='\r';i++）//j为逗号的计数器{if（strNEMA==','）{j++;str="";for（i++;strNEMA!

=','&&strNEMA!

='\r';i++）str+=strNEMA;//str为某项的值i--;//对各项数据分别处理switch（j）{case1:

//时间（UTC）m_strTime=str.Left（6）;m_strTime.Insert（2,':

'）;m_strTime.Insert（5,':

'）;break;case2:

//状态（A-数据有效;V-数据无效,还未定位）if（str=="A"）m_strStatus="有效数据";elseif（str=="V"）m_strStatus="正在定位...";elsem_strStatus="非法数据格式";break;case3:

//纬度（ddmm.mmmm）str.Insert（2,"度"）;str+="分";m_strLatitude=str;break;case4:

//纬度指示（N-北纬;S-南纬）if（str=="N"）m_strLatitude.Insert（0,"北纬"）;elsem_strLatitude.Insert（0,"南纬"）;break;case5:

//经度（dddmm.mmmm）str.Insert（3,"度"）;str+="分";m_strLongitude=str;break;case6:

//经度指示（E-东经;W-西经）if（str=="E"）m_strLongitude.Insert（0,"东经"）;elsem_strLongitude.Insert（0,"西经"）;break;case7:

//速度（单位:

节）m_strSpeed=str;break;case8:

//航向（单位:

度）m_strCourse=str;break;case9:

//日期（UTC）m_strDate="";m_strDate+="20";m_strDate+=str[4];m_strDate+=str[5];m_strDate+="-";m_strDate+=str[2];m_strDate+=str[3];m_strDate+="-";m_strDate+=str[0];m_strDate+=str[1];break;default:

break;}}}}elseif（strNEMA.Find（"$GPGGA",0）==0）{}elseif（strNEMA.Find（"$GPGSA",0）==0）{}elseif（strNEMA.Find（"$GPGSV",0）==0）{}elseif（strNEMA.Find（"$GPGLL",0）==0）{}elseif（strNEMA.Find（"$GPVTG",0）==0）{}elsereturnFALSE;//格式错误}returnTRUE;}相关的主题文章：

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一、NMEA0183标准语句

1、GlobalPositioningSystemFixData（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、GPSDOPandActiveSatellites（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、GPSSatellitesinView（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、RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData（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NMEA01833.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

5、TrackMadeGoodandGroundSpeed（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NMEA01833.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

6、GeographicPosition（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NMEA01833.00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、EstimatedErrorInformation（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、GPSFixDataSentence（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、MapDatum（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“WGS84”）

注：

该信息在与MapSource进行实时连接的时候使用。

10、SensorStatusInformation（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“GPS15L/15HVER2.05”）

<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、3DvelocityInformation（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、DGPSBeaconInformation（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2UTC年的最后两位数字

|------------------------------------------------------

|月2UTC月,"01".."12"

T|------------------------------------------------------

i|日2UTC日,"01".."31"

m|------------------------------------------------------

e|时2UTC时,"00".."23"

|------------------------------------------------------

|分2UTC分,"00".."59"

|------------------------------------------------------

\秒2UTC秒,"00".."59"

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/纬度半球1'N'或'S'

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|纬度坐标7WGS84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8WGS84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

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|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"=123.4m/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"=123.4m/s）

t|------------------------------------------------------