一、GPS數(shù)據(jù)格式介紹GPS（全球定位系統(tǒng)）數(shù)據(jù)格式常見的是NMEA 0183格式，NMEA 0183格式是一種用于導航設備間傳輸數(shù)據(jù)的標準格式，定義了一套規(guī)范，使得不同廠商的設備可以通過串行通信接口（常見的是RS-232）進行數(shù)據(jù)交換。這個標準最初由美國航海電子協(xié)會（National Marine Electronics Association，簡稱NMEA）在1980年推出，并被廣泛應用于全球的導航系統(tǒng)。
NMEA 0183格式的數(shù)據(jù)通常以ASCII字符流的形式傳輸，每條數(shù)據(jù)都以$開始，以回車符（\r）和換行符（
）結(jié)束。數(shù)據(jù)被分為不同的消息類型，每個消息類型都有特定的字段和含義。
在導航中，最常見的NMEA 0183消息類型包括：
GGA（Global Positioning System Fix Data）：包含定位相關(guān)的信息，如緯度、經(jīng)度、定位質(zhì)量指示、使用衛(wèi)星數(shù)量、水平定位精度因子等。
GLL（Geographic Position – Latitude/Longitude）：提供緯度、經(jīng)度和時間信息。
GSA（GNSS DOP and Active Satellites）：包含定位模式、使用衛(wèi)星編號和位置精度因子等信息。
GSV（GNSS Satellites in View）：提供可見衛(wèi)星的信息，包括衛(wèi)星編號、仰角、方位角和信噪比等。
RMC（Recommended Minimum Specific GNSS Data）：包含定位狀態(tài)、緯度、經(jīng)度、地面速度、地面航向等。
VTG（Course Over Ground and Ground Speed）：提供地面航向和速度信息。
ZDA（Time and Date）：包含UTC時間和日期信息。
這些消息類型涵蓋了定位、導航和時間相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以用于實時定位、航行導航以及時間同步等應用。
NMEA 0183格式的數(shù)據(jù)通常由GPS接收器、導航儀、自動駕駛系統(tǒng)等設備產(chǎn)生，并通過串口輸出。其他設備可以通過讀取串口數(shù)據(jù)，并按照NMEA 0183的規(guī)范解析數(shù)據(jù)。這樣，不同設備之間就可以進行數(shù)據(jù)交換和共享，實現(xiàn)設備之間的互操作性。
隨著技術(shù)的發(fā)展，新一代的GPS設備也開始采用更高級的數(shù)據(jù)格式，例如NMEA 2000。然而，由于廣泛應用和兼容性的要求，NMEA 0183仍然被廣泛支持，并被許多設備和導航系統(tǒng)所使用。
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下面是支持NMEA 0183格式的GPS模塊輸出的定位數(shù)據(jù)：
cpp
$GNGGA,114955.000,2842.4158,N,11549.5439,E,1,05,3.8,54.8,M,0.0,M,,*4F
$GNGLL,2842.4158,N,11549.5439,E,114955.000,A,A*4D
$GPGSA,A,3,10,31,18,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*37
$BDGSA,A,3,07,10,,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*2A
$GPGSV,3,1,10,10,49,184,42,12,16,039,,14,54,341,,18,22,165,23*7B
$GPGSV,3,2,10,22,11,318,,25,51,055,,26,24,205,,29,13,110,*7C
$GPGSV,3,3,10,31,50,287,36,32,66,018,*7F
$BDGSV,1,1,04,03,,,07,05,,,29,07,79,246,33,10,52,232,19*62
$GNRMC,114955.000,A,2842.4158,N,11549.5439,E,0.00,44.25,061117,,,A*4D
$GNVTG,44.25,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*14
$GNZDA,114955.000,06,11,2017,00,00*47
$GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35
二、GPS字段含義這段GPS數(shù)據(jù)是NMEA 0183格式的數(shù)據(jù)，它包含了不同類型的GPS消息，每個消息都有特定的含義和字段。
（1）$GNGGA,114955.000,2842.4158,N,11549.5439,E,1,05,3.8,54.8,M,0.0,M,,*4F 這是GGA（Global Positioning System Fix Data）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
時間：11時49分55秒（UTC時間）
緯度：28度42.4158分北緯
經(jīng)度：115度49.5439分東經(jīng)
定位質(zhì)量指示：1（表示定位有效）
使用衛(wèi)星數(shù)量：5顆衛(wèi)星
HDOP（Horizontal Dilution of Precision）水平定位精度因子：3.8
海拔高度：54.8米
大地水準面高度：0.0米
（2）$GNGLL,2842.4158,N,11549.5439,E,114955.000,A,A*4D 這是GLL（Geographic Position – Latitude/Longitude）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
緯度：28度42.4158分北緯
經(jīng)度：115度49.5439分東經(jīng)
時間：11時49分55秒（UTC時間）
定位狀態(tài)：A（表示定位有效）
導航模式指示：A（自主定位導航）
（3）$GPGSA,A,3,10,31,18,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*37 這是GSA（GNSS DOP and Active Satellites）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
定位模式：自主定位模式
定位類型：三維定位
使用衛(wèi)星編號：10、31、18
PDOP（Position Dilution of Precision）位置精度因子：5.7
HDOP（Horizontal Dilution of Precision）水平定位精度因子：3.8
VDOP（Vertical Dilution of Precision）垂直定位精度因子：4.2
（4）$BDGSA,A,3,07,10,,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*2A 這是BDGSA（Beidou GNSS DOP and Active Satellites）消息，與GPGSA消息類似，但使用的是北斗導航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
消息序號：這組消息是一共分為3個消息，這是第1個消息
可見衛(wèi)星總數(shù)：10顆衛(wèi)星
衛(wèi)星編號、仰角、方位角和信噪比等信息
（5）$BDGSV,1,1,04,03,,,07,05,,,29,07,79,246,33,10,52,232,19*62 這是BDGSV（Beidou GNSS Satellites in View）消息，與GPGSV消息類似，但使用的是北斗導航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
（6）$GNRMC,114955.000,A,2842.4158,N,11549.5439,E,0.00,44.25,061117,,,A*4D 這是RMC（Recommended Minimum Specific GNSS Data）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
時間：11時49分55秒（UTC時間）
定位狀態(tài)：A（表示定位有效）
緯度：28度42.4158分北緯
經(jīng)度：115度49.5439分東經(jīng)
地面速度：0.00節(jié)
地面航向：44.25度
日期：06日11月17年
（7）$GNVTG,44.25,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*14 這是VTG（Course Over Ground and Ground Speed）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
地面航向：44.25度（真北參考）
地面速度：0.00節(jié)（節(jié)與海里/小時是相同的）
地面速度：0.00千米/小時
模式指示：A（自主定位導航模式）
（8）$GNZDA,114955.000,06,11,2017,00,00*47 這是ZDA（Time and Date）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
UTC時間：11時49分55秒
日期：06日11月17年
本地時區(qū)偏移：00小時00分鐘
（9）$GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35 這是TXT（Text Transmission）消息，包含了以下關(guān)鍵信息：
文本內(nèi)容：ANTENNA OK（表示天線狀態(tài)良好）
這些消息提供了GPS設備的時間、位置、定位質(zhì)量、可見衛(wèi)星數(shù)量等信息。其中涉及到的字段包括時間（UTC時間）、緯度、經(jīng)度、定位質(zhì)量指示、使用衛(wèi)星編號、定位精度因子、海拔高度、速度等。根據(jù)不同的應用需求，可以從這些數(shù)據(jù)中提取出需要的信息來進行處理和分析。
三、C語言解析數(shù)據(jù)代碼3.1 解析每個字段數(shù)據(jù)以下是使用C語言解析NMEA 0183數(shù)據(jù)字段并將其打印到串口：
cpp
#include
#include
// 函數(shù)聲明
void parseNMEA(const char* sentence);
void printField(const char* field);
int main() {
// NMEA數(shù)據(jù)
const char* data[] = {
"$GNGGA,114955.000,2842.4158,N,11549.5439,E,1,05,3.8,54.8,M,0.0,M,,*4F",
"$GNGLL,2842.4158,N,11549.5439,E,114955.000,A,A*4D",
"$GPGSA,A,3,10,31,18,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*37",
"$BDGSA,A,3,07,10,,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*2A",
"$GPGSV,3,1,10,10,49,184,42,12,16,039,,14,54,341,,18,22,165,23*7B",
"$GPGSV,3,2,10,22,11,318,,25,51,055,,26,24,205,,29,13,110,*7C",
"$GPGSV,3,3,10,31,50,287,36,32,66,018,*7F",
"$BDGSV,1,1,04,03,,,07,05,,,29,07,79,246,33,10,52,232,19*62",
"$GNRMC,114955.000,A,2842.4158,N,11549.5439,E,0.00,44.25,061117,,,A*4D",
"$GNVTG,44.25,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*14",
"$GNZDA,114955.000,06,11,2017,00,00*47",
"$GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35"
};
int dataSize = sizeof(data) / sizeof(data[0]);
// 解析并打印每個數(shù)據(jù)
for (int i = 0; i
parseNMEA(data);
}
return 0;
}
// 解析NMEA語句
void parseNMEA(const char* sentence) {
const char* field;
int count = 0;
// 跳過$和逗號
field = strchr(sentence, ',');
if (field == NULL) {
return;
}
field++;
// 解析每個字段
while (*field != '*') {
printField(field);
// 查找下一個逗號或結(jié)束符
field = strchr(field, ',');
if (field == NULL) {
break;
}
field++;
count++;
}
}
// 打印字段數(shù)據(jù)
void printField(const char* field) {
char str[50];
int len = 0;
// 查找字段的長度
while (field[len] != ',' && field[len] != '\0' && field[len] != '*') {
len++;
}
// 復制字段數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
strncpy(str, field, len);
str[len] = '\0';
// 打印字段數(shù)據(jù)到串口
printf("%s
", str);
}
3.2 解析定位數(shù)據(jù)定義了一個名為GPSData的結(jié)構(gòu)體，并將解析后的定位數(shù)據(jù)存儲在該結(jié)構(gòu)體的各個變量中：
cpp
#include
#include
// 定義結(jié)構(gòu)體
typedef struct {
char time[10];
char latitude[10];
char longitude[11];
int fixStatus;
int satellites;
float hdop;
float altitude;
} GPSData;
// 函數(shù)聲明
void parseNMEA(const char* sentence, GPSData* gpsData);
void printGPSData(const GPSData* gpsData);
int main() {
// NMEA數(shù)據(jù)
const char* data[] = {
"$GNGGA,114955.000,2842.4158,N,11549.5439,E,1,05,3.8,54.8,M,0.0,M,,*4F",
"$GNGLL,2842.4158,N,11549.5439,E,114955.000,A,A*4D",
"$GPGSA,A,3,10,31,18,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*37",
"$BDGSA,A,3,07,10,,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*2A",
"$GPGSV,3,1,10,10,49,184,42,12,16,039,,14,54,341,,18,22,165,23*7B",
"$GPGSV,3,2,10,22,11,318,,25,51,055,,26,24,205,,29,13,110,*7C",
"$GPGSV,3,3,10,31,50,287,36,32,66,018,*7F",
"$BDGSV,1,1,04,03,,,07,05,,,29,07,79,246,33,10,52,232,19*62",
"$GNRMC,114955.000,A,2842.4158,N,11549.5439,E,0.00,44.25,061117,,,A*4D",
"$GNVTG,44.25,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*14",
"$GNZDA,114955.000,06,11,2017,00,00*47",
"$GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35"
};
int dataSize = sizeof(data) / sizeof(data[0]);
// 解析并打印每個數(shù)據(jù)
for (int i = 0; i
GPSData gpsData;
parseNMEA(data, &gpsData);
printGPSData(&gpsData);
}
return 0;
}
// 解析NMEA語句并存儲到結(jié)構(gòu)體中
void parseNMEA(const char* sentence, GPSData* gpsData) {
const char* field;
int count = 0;
// 跳過$和逗號
field = strchr(sentence, ',');
if (field == NULL) {
return;
}
field++;
// 解析每個字段
while (*field != '*') {
switch (count) {
case 0:
strncpy(gpsData->time, field, 6);
gpsData->time[6] = '\0';
break;
case 1:
strncpy(gpsData->latitude, field, 9);
gpsData->latitude[9] = '\0';
break;
case 2:
strncpy(gpsData->longitude, field, 10);
gpsData->longitude[10] = '\0';
break;
case 6:
sscanf(field, "%d", &gpsData->fixStatus);
break;
case 7:
sscanf(field, "%d", &gpsData->satellites);
break;
case 8:
sscanf(field, "%f", &gpsData->hdop);
break;
case 9:
sscanf(field, "%f", &gpsData->altitude);
break;
default:
break;
}
// 查找下一個逗號或結(jié)束符
field = strchr(field, ',');
if (field == NULL) {
break;
}
field++;
count++;
}
}
// 打印GPS數(shù)據(jù)到串口
void printGPSData(const GPSData* gpsData) {
printf("Time: %s
", gpsData->time);
printf("Latitude: %s
", gpsData->latitude);
printf("Longitude: %s
", gpsData->longitude);
printf("Fix Status: %d
", gpsData->fixStatus);
printf("Satellites: %d
", gpsData->satellites);
printf("HDOP: %.1f
", gpsData->hdop);
printf("Altitude: %.1f meters
", gpsData->altitude);
printf("
");
}
這段代碼會解析NMEA 0183格式的數(shù)據(jù)，并將解析的結(jié)果存儲在GPSData結(jié)構(gòu)體的對應變量中。使用printGPSData函數(shù)將數(shù)據(jù)打印到串口。 |
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