GPS数据格式与分析.doc

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（Global Positioning System Fix Data） GSV 导航卫星资料（GNSS Satellites in View） RMC导航卫星特定精简资料（Recommended Minimum Specific GNSS Data） VTG 方向及速度等相关资料（Course Over Ground and Ground Speed） 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) BOOL CGPSDlg:InitComm(CString strComm) int i; DCB dcb; COMMTIMEOUTS TimeOuts; for (i=0; i3; 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.); return FALSE; 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4800 dcb.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 return TRUE; /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) BOOL CGPSDlg:GetGPSParam() int i,j; CString str,strNEMA; /先判断是否接收到数据 if (m_strRecv.IsEmpty() return FALSE; /若字符串不是以$开头的,必须删掉这部分不完整的 if (m_strRecv0 != $) i = m_strRecv.Find(n, 0); if (i = -1) return FALSE; /尾部未接收完整,必须等接收完后才能删除 m_strRecv.Delete(0, i+1); /尾部已接收完整(尾部为rn结束),删除不完整的部分 /截取完整的NMEA-0183输出语句(m_strRecv中可能有多条语句,每条间以rn分隔) for (;) i = m_strRecv.Find(n, 0); if (i = -1) break; /所有的完整输出语句都已经处理完毕,退出循环 /截取完整的NMEA-0183输出语句 strNEMA = m_strRecv.Left(i+1); m_strRecv.Delete(0, i+1); /下面对各种输出语句进行分别处理 if (strNEMA.Find($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) case 1: /时间(UTC) m_strTime = str.Left(6); m_strTime.Insert(2, :); m_strTime.Insert(5, :); break; case 2: /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; else if(str = V) m_strStatus = 正在定位.; else m_strStatus = 非法数据格式; break; case 3: /纬度(ddmm.mmmm) str.Insert(2, 度); str += 分; m_strLatitude = str; break; case 4: /纬度指示(N-北纬;S-南纬) if (str = N) m_strLatitude.Insert(0, 北纬); else m_strLatitude.Insert(0, 南纬); break; case 5: /经度(dddmm.mmmm) str.Insert(3, 度); str += 分; m_strLongitude = str; break; case 6: /经度指示(E-东经;W-西经) if (str = E) m_strLongitude.Insert(0, 东经); else m_strLongitude.Insert(0, 西经); break; case 7: /速度(单位:节) m_strSpeed = str; break; case 8: /航向(单位:度) m_strCourse = str; break; case 9: /日期(UTC) m_strDate = ; m_strDate += 20; m_strDate += str4; m_strDate += str5; m_strDate += -; m_strDate += str2; m_strDate += str3; m_strDate += -; m_strDate += str0; m_strDate += str1; break; default: break; else if (strNEMA.Find($GPGGA,0) = 0) else if (strNEMA.Find($GPGSA,0) = 0) else if (strNEMA.Find($GPGSV,0) = 0) else if (strNEMA.Find($GPGLL,0) = 0) else if (strNEMA.Find($GPVTG,0) = 0) else return FALSE; /格式错误 return TRUE; 相关的主题文章：-一、 NMEA0183标准语句1、 Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息$GPGGA,M,M,*hh UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） GPS状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算 正在使用解算位置的卫星数量（0012）（前面的0也将被传输） HDOP水平精度因子（0.599.9） 海拔高度（-9999.999999.9） 地球椭球面相对大地水准面的高度 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） 差分站ID号00001023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空）2、 GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息$GPGSA,*hh 模式，M=手动，A=自动 定位类型，1=没有定位，2=2D定位，3=3D定位 PRN码（伪随机噪声码），正在用于解算位置的卫星号（0132，前面的0也将被传输）。 PDOP位置精度因子（0.599.9） HDOP水平精度因子（0.599.9） VDOP垂直精度因子（0.599.9）3、 GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息$GPGSV,*hh GSV语句的总数 本句GSV的编号 可见卫星的总数（0012，前面的0也将被传输） PRN码（伪随机噪声码）（0132，前面的0也将被传输） 卫星仰角（0090度，前面的0也将被传输） 卫星方位角（000359度，前面的0也将被传输） 信噪比（0099dB，没有跟踪到卫星时为空，前面的0也将被传输）注：,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$GPRMC,*hh UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） 地面速率（000.0999.9节，前面的0也将被传输） 地面航向（000.0359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输） UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 磁偏角（000.0180.0度，前面的0也将被传输） 磁偏角方向，E（东）或W（西） 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）5、 Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息$GPVTG,T,M,N,K,*hh 以真北为参考基准的地面航向（000359度，前面的0也将被传输） 以磁北为参考基准的地面航向（000359度，前面的0也将被传输） 地面速率（000.0999.9节，前面的0也将被传输） 地面速率（0000.01851.8公里/小时，前面的0也将被传输） 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）6、 Geographic Position（GLL）定位地理信息$GPGLL,*hh 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）二、 GARMIN定义的语句7、 Estimated Error Information（PGRME）估计误差信息$PGRME,M,M,M*hh HPE（水平估计误差），0.0999.9米 VPE（垂直估计误差），0.0999.9米 EPE（位置估计误差），0.0999.9米8、 GPS Fix Data Sentence（PGRMF）GPS定位信息$PGRMF,*hh GPS周数（01023） GPS秒数（0604799） UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 GPS跳秒数 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） 模式，M=手动，A=自动 定位类型，0=没有定位，1=2D定位，2=3D定位 地面速率（01851公里/小时） 地面航向（000359度，以真北为参考基准） PDOP位置精度因子（09，四舍五入取整） TDOP时间精度因子（09，四舍五入取整）9、 Map Datum（PGRMM）坐标系统信息$PGRMM,*hh 当前使用的坐标系名称（数据长度可变，如“WGS 84”）注：该信息在与MapSource进行实时连接的时候使用。10、 Sensor Status Information（PGRMT）工作状态信息$PGRMT,*hh 产品型号和软件版本（数据长度可变，如“GPS 15L/15H VER 2.05”） ROM校验测试，P=通过，F=失败 接收机不连续故障，P=通过，F=失败 存储的数据，R=保持，L=丢失 时钟的信息，R=保持，L=丢失 振荡器不连续漂移，P=通过，F=检测到过度漂移 数据不连续采集，C=正在采集，如果没有采集则为空 GPS接收机温度，单位为摄氏度 GPS接收机配置数据，R=保持，L=丢失注：本语句每分钟发送一次，与所选择的波特率无关。11、 3D velocity Information（PGRMV）三维速度信息$PGRMV,*hh 东向速度，514.4514.4米/秒 北向速度，514.4514.4米/秒 上向速度，999.99999.9米/秒12、 DGPS Beacon Information（PGRMB）信标差分信息$PGRMB,K,*hh 信标站频率（0.0，283.5325.0kHz，间隔为0.5kHz） 信标比特率（0，25，50，100或200bps） SNR信标信号信噪比（031） 信标数据质量（0100） 与信标站的距离，单位为公里 信标接收机的通讯状态，0=检查接线，1=无信号，2=正在调谐，3=正在接收，4=正在扫描 差分源，R=RTCM，W=WAAS，N=非差分定位 差分状态，A=自动，W=仅为WAAS，R=仅为RTCM，N=不接收差分信号三、TEXT文本格式说明: 区域描述: 长度: 注释: - - - 句头起始符 1 始终为 - - - /年 2 UTC年的最后两位数字 | - - - | 月 2 UTC月, 01.12T | - - -i | 日 2 UTC日, 01.31m | - - -e | 时 2 UTC时, 00.23 | - - - | 分 2 UTC分, 00.59 | - - - 秒 2 UTC秒, 00.59 - - - /纬度半球 1 N 或 S | - - - | 纬度坐标 7 WGS84坐标系统，坐标格式ddmmmmm, | 在第4位数字后省略了一个小数点。 | - - - | 经度半球 1 E 或 W | - - - | 经度坐标 8 WGS84坐标系统，坐标格式dddmmmmm,P | 在第5位数字后省略了一个小数点。o | - - -s | 定位状态 1 d 2维差分定位i | D 3维差分定位t | g 2维定位i | G 3维定位o | S 模拟状态n | _ 无效 | - - - | 水平定位误差 3 单位为“米” | - - - | 高度符号 1 + 或 - | - - - 高度 5 海拔高，单位为“米” - - - /东/西速度方向 1 E 或 W | - - - | 东/西速度 4 单位是“米/秒”，在第三位后省略了一个小数点， | (1234 = 123.4 m/s)V | - - -e | 南/北速度方向 1 S 或 Nl |o | - - -c | 南/北速度 4 单位是“米/秒”，在第三位后省略了一个小数点，i | (1234 = 123.4 m/s)t | - - -y | 垂直速度方向 1 U (上) 或 D (下) | - - - | 垂直速度 4 单位是“米/秒”，在第二位后省略了一个小数点， (1234 = 12.34 m/s) - - - 句尾结束符 2 回车, 0x0D, 和换行0x0A - - -如果某字段的数值没有达到所定义的长度，将在前面添加0。任何无效的数字将以下划线来代替。-我用的GPS输出的是NMEA0183数据格式，别的格式我也不清楚。GPS有效时发的一组数据是：$GPGSV,3,1,12,18,72,335,38,21,41,211,27,24,19,179,23,09,76,068,28*77$GPGSV,3,2,12,22,35,313,31,29,11,070,27,26,19,065,32,12,21*49$GPGSV,3,3,12,14,16,271,05,16,159,30,05,171,32,03,308,*7B$GPGGA,010101.130,3606.6834,N,12021.7778,E,1,07,1.2,32.00,M,*0C$GPGSA,A,3,09,18,21,22,24,26,29,2.0,1.2,1.6*3E$GPRMC,010101.130,A,3606.6834,N,12021.7778,E,0.0,238.3,010807,A*6CGPS无效时发的一组数据是：$GPGSV,3,1,12,01,64,334,22,31,56,301,29,14,70,092,32,50,218,*71$GPGSV,3,2,12,30,48,050,05,30,046,07,27,120,22,26,184,*7D$GPGSV,3,3,12,06,26,114,16,19,211,12,12,041,20,08,321,*7E$GPGGA,011035.002,3606.6971,N,12021.8015,E,0,00,50.0,83.72,M,*37$GPGSA,A,1,*1E$GPRMC,011035.002,V,3606.6971,N,12021.8015,E,240907,N*7CGPS复位时发的一组数据（只取到了$GPRMC这组）：$GPRMC,011035.002,V,3606.6971,N,12021.8015,E,N*7C我取得是$GPRMC这组数据，个人认为这组数据提供信息是比较详细的，而且在程序代码里好提取。格式为：$GPRMC,010101.130, A, 3606.6834, N, 12021.7778, E, 0.0, 238.3, 010807,A*6C$GPRMC, , , , , , , , , , 当前位置的格林尼治时间，即世界时间，与北京时间差8个小时，格式为hhmmss.ms 状态, A 为有效位置, V为非有效接收警告，即当前天线视野上方的卫星个数少于3颗。 纬度, 格式为ddmm.mmmm 标明南北半球, N 为北半球、S为南半球 径度，格式为dddmm.mmmm 标明东西半球，E为东半球、W为西半球 地面上的速度，范围为0.0到999.9 方位角，范围为000.0到 359.9 度 日期, 格式为ddmmyy 注意几点：1、当GPS数据有效时第17位（一般情况下，程序里最好是找第二个逗号在取下一位判断）为“A”，无效时为“V”；2、GPS有效时，当速度为0时显示0.0（两位数），当速度不为0时小数点前面数据根据情况变化，最大为三位，此处速度单位为节（海里），需要做处理才能得到我们习惯的单位（公里/小时）；3、GPS无效时，除了第17位显示V以外，不输入速度，角度数据；4、当给GPS复位时第17位为V，不输出速度，角度，时间数据。我了解的也就这么多了，有哪里说的不详细的可以直接问我。加我QQ请加说明。-GPS固定数据输出语句(GPGGA) 这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。为了便于理解，下面举例说明GPGGA语句各部分的含义。例1是用GN77N和笔者开发的软硬件接口，在笔者所在地接收到的GPGGA语句的内容。例1：GPGGA，050901，3931.4449，N，11643.5123，E，1，07，1.4，76.2，M，7.0，M，65 其标准格式为：GPGGA，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，M，(10)，M，(11)，(12)hh(CR)(LF) 各部分所对应的含义为： (1)定位UTC时间：05时09分01秒 (2)纬度(格式ddmm.mmmm:即dd度，mm.mmmm分)； (3)N/S(北纬或南纬)：北纬39度31.4449分； (4)经度(格式dddmm.mmmm：即ddd度，mm.mmmm分)； (5)E/W(东经或西经)：东经116度43.5123分