NMEA 0813标准数据格式的解释和模拟.docx
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NMEA0813标准数据格式的解释和模拟
NMEA0813标准数据格式的解释和模拟
NMEA是“NationalMarineElectronicsAssociation”（国际海洋电子协会）的缩写，同时也是数据传输标准工业协会，该协会定制的GNSS数据格式是NMEA0183数据格式，它是一套定义接收机输出的标准信息，有几种不同的格式，每种都是独立相关的ASCII格式，逗点隔开数据流，数据流长度从30-100字符不等，通常以每秒间隔选择输出。
最常用的格式为“GGA”，它包含了定位时间、纬度、经度、高度、定位所用的卫星数、DOP值、差分状态和校正时段等，还有速度，跟踪，日期等。
GPS接收机根据NMEA0183协议的标准规，将位置、速度等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备。
NMEA实际上已成为所有的GNSS接收机和最通用的数据输出格式，同时它也被用于与GNSS接收机接口的大多数软件包里。
NMEA-0183协议是GNSS接收机应当遵守的标准协议，也是目前GPS接收机上使用最广泛的协议，大多数常见的GNSS接收机、GNSS数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。
NMEA0813格式与专业RTCM2.3/3.0和CMR+的GNSS数据格式不同，NMEA0813格式主要针对民用定位导航设备，通过NMEA0183格式，可以实现GNSS接收机与PC或PDA之间的数据交换，可以通过USB和COM口等通用数据接口进行数据传输，其兼容性高，数据传输稳定。
同时NMEA0183可以作为民用差分GPS服务解算基础数据，通过CORS参考站和GPRS/CDMA公网通讯，直接接收NMEA0183兼容格式的差分信息，实现一般差分GNSS服务。
NMEA最基本的使用方式如图1所示。
图一
NMEA-0183协议定义的语句非常多，但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。
NMEA-0183的每条语句的格式如下表1所示。
表1NMEA协议语句格式定义
符号（ASCII）
定义
“$”
语句起始位
aaccc
地址域，前两位为识别符，后三位为语句名
“，”
域分隔符
ddd…ddd
发送的数据容
“*”
效验和符号，后面的两位数是效验和
hh
效验和
/
终止符，回车或换行
不同的GPSOEM接收板提供的NMEA语句有很大差异，主要表现在字段的意义和位置上。
用户需要先弄清楚需要哪些信息，然后对照GPSOEM接收板的技术资料，寻找那些包括所需信息的NMEA语句。
下面将介绍兼容性最广泛的6条NMEA语句
（1）$GPGGA语句
GlobalPositioningSystemFixData（GGA），即GPS定位信息。
该语句中反映GPS定位主要数据，包括经纬度、质量因子、HDOP、高程、参考站号等字段。
其标准格式如下：
$GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M，<10>，M，<11>，<12>*hh
各字段的含义和取值围见表2所示。
表2$GPGGA语句各字段的含义和取值围
字段
含义
取值围
<1>
UTC时间hhmmss.ss
000000.00~235959.99
<2>
纬度，格式：
ddmm.mmmm
000．00000~8959.9999
<3>
南北半球
N北纬；S南纬
<4>
经度格式dddmm.mmmm
00000.0000~17959.9999
<5>
东西半球
E表示东经；W表示西经
<6>
GPS状态
0=未定位，1=GPS单点定位固定解，2=差分定位，3=PPS解；4=RTK固定解；5=RTK浮点解；6=估计值；7=手工输入模式；8=模拟模式
<7>
应用解算位置的卫星数
00~12
<8>
HDOP，水平图形强度因子
0.500~99.000（大于6不可用）
<9>
海拔高度
-9999.9~99999.9
地球椭球面相对水准面的高度（高程异常）
-9999.9~99999.9
<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>
参考站号
0000~1023；不使用DGPS时为空
例句：
$GPGGA，074529.82，2429.6717，N，11804.6973，E，1，8，1.098，42.110，M，，M，，*76
（2）$GPGSA语句
GPSDOPandActiveSatellites（GSA）即当前卫星信息，其标准格式如下：
$GPGSA，<1>，<2>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<4>，<5>，<6>*hh
各字段的含义和取值围见表3所示。
表3$GPGSA语句各字段的含义和取值围
字段
含义
取值围
<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
<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
例句：
$GPGSA，A，3，19，11，03，23，27，13，16，，，，，，3.43，1.67，2.99*0E
（3）$GPGSV语句
GPSSatellitesinView（GSV）可见卫星信息，反映GPS可见星的方位角、俯仰角、信噪比等。
其标准格式如下：
$GPGSV，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，…<4>，<5>，<6>，<7>*hh
各字段的含义和取值围见表4所示。
表4$GPGSV语句各字段的含义和取值围
字段
含义
取值围
<1>
总的GSV语句电文数
0~12
<2>
当前GSV语句号
1-3
<3>
可视卫星总数
00~12
<4>
卫星号
01~32
<5>
卫星仰角
00~90度
<6>
卫星方位角
000~359度
<7>
信噪比
00~99dB，没有跟踪到卫星时为空
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。
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
$GPGSV，3，3，11，23，10，321，，25，53，7，40，30，2，46，*48
（4）$GPRMC语句
RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData（RMC），即推荐定位信息。
其标准格式如下：
$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>*hh
各字段的含义和取值围见表5所示。
表5$GPRMC语句各字段的含义和取值围
字段
含义
取值围
<1>
UTC时间，hhmmss.ss
000000.00~235959.99
<2>
定位状态
A=有效定位，V=无效定位
<3>
纬度，格式：
ddmm.mmmm
000．00000~8959.9999
<4>
南北半球
N表示北纬；S表示南纬
<5>
经度格式dddmm.mmmm
00000.0000~17959.9999
<6>
东西半球
E表示东经；W表示西经
<7>
地面速率
000.0~999.9节
<8>
地面航向
000.0~359.9，以真北为参考基准
<9>
UTC日期，格式：
ddmmyy
日月年
<10>
磁偏角
000.0~180.0度
<11>
磁偏角
E表示偏东；W表示偏西
<12>
模式指示（NMEA01833.00版本输出）
A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效
例句：
$GPRMC，074529.82，A，2429.6717，N，11804.6973，E，12.623，32.122，010806，，W，A*08
（5）$GPVTG语句
TrackMadeGoodandGroundSpeed（VTG），即地面速度信息。
其标准格式为：
$GPVTG，<1>，T，<2>，M，<3>，N，<4>，K，<5>*hh
各字段的含义和取值围见表6所示。
表6$GPVTG语句各字段的含义和取值围
字段
含义
取值围
<1>
以真北为参考基准的地面航向
000~359度
<2>
以磁北为参考基准的地面航向
000~359度
<3>
地面速率
000.0~999.9节
<4>
地面速率
0000.0~1851.8公里/小时
<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
例句：
$GPVTG，257.314，T，257.314，M，10.739，N，19.888，K，A*2F
（6）$GPGLL语句
GeographicPosition（GLL），即定位地理信息。
其标准格式如下：
$GPGLL，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>*hh
各字段的含义和取值围见表7所示。
表7$GPGLL语句各字段的含义和取值围
字段
含义
取值围
<1>
纬度，格式：
ddmm.mmmm
000．00000~8959.9999
<2>
南北半球
N表示北半球；S表示南半球
<3>
经度，格式：
dddmm.mmmm
00000.0000~17959.9999
<4>
东西半球
E表示东经；W表示西经
<5>
UTC时间，格式：
hhmmss
000000.00~235959.99
<6>
定位状态
A=有效定位，V=无效定位
<7>
模式指示（NMEA01833.00版本输出）
A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效
5NMEA0183数据模拟
该源代码为VC++源代码，是对一个模拟NMEA数据的类的定义。
structCNmeaData
{
CNmeaData（）；
voidResetData（）；
//DataretrievedfromtheNMEAsentences.
doublelat；//纬度，单位为度（正数为北纬，负数为南纬） doublelon；//经度，单位为度（正数为东经，负数为西经）
doublealtitude；//海拔高度，米
doublespeed；//速度，节
doubletrack；//追踪卫星高度角，度
doublemagVariation；//磁偏角，度
doublehdop；//HDOP值
intnumSats；//追踪卫星数
intUTCYear；//UTC年
intUTCMonth；//UTC月
intUTCDay；//UTC日
intUTCHour；//UTC时
intUTCMinute；//UTC分
intUTCSecond；//UTC秒
CSatDatasatData[MAC_SATS]；
//卫星锁定数:
//0=无效，1=卫星锁定，2=DGPS状态
GPS_FIX_QUALITYlastFixQuality；
//有效卫星数
boolisValidLat；//纬度
boolisValidLon；//经度
boolisValidAltitude；//高程
boolisValidSpeed；//速度
boolisValidDate；//日期
boolisValidTime；//时间
boolisValidTrack；//追踪卫星角
boolisValidMagVariation；//磁偏角变化
boolisValidHdop；//HDOP值
boolisValidSatData；//卫星数
//确定是否有有效的坐标数据发送到数据端口
boolhasCoordEverBeenValid；
}；
classCNmeaParser
{
public:
CNmeaParser（）；
SENTENCE_STATUSParseSentence（constchar*sentence）；
voidGetData（CNmeaData&data）const；
voidResetData（）{m_data.ResetData（）；}
private:
boolParseDegrees（double°rees，constchar*degString）const；
boolParseDate（int&year，int&month，int&day，
constchar*dateString）const；
boolParseTime（int&hour，int&minute，int&second，
constchar*timeString）const；
voidParseAndValidateAltitude（constchar*field，constcharunit）；
voidParseAndValidateDate（constchar*field）；
voidParseAndValidateFixQuality（constchar*field）；
voidParseAndValidateLat（constchar*field，constcharhem）；
voidParseAndValidateLon（constchar*field，constcharhem）；
voidParseAndValidateHdop（constchar*field）；
voidParseAndValidateSpeed（constchar*field）；
voidParseAndValidateMagVariation（constchar*field，
constchardirection）；
voidParseAndValidateTime（constchar*field）；
voidParseAndValidateTrack（constchar*field）；
voidParseGGA（constchar*sentence）；
voidParseGLL（constchar*sentence）；
voidParseRMC（constchar*sentence）；
voidParseGSV（constchar*sentence）；
boolGetNextField（char*data，constchar*sentence，
uint¤tPosition）const；
boolIsValidSentenceType（constchar*sentence）const；
boolIsCorrectChecksum（constchar*sentence）const；
CNmeaDatam_data；
//需要分解GSV语句
intm_lastSentenceNumber；//确定结束语句
intm_numSentences；//处理语句数
intm_numSatsExpected；//分析捕获卫星数
intm_numSatsLeft；//分析失锁卫星数
intm_satArrayPos；//下一次捕获卫星位置预测
CSatDatam_tempSatData[MAC_SATS]；
}；
classCNmeaSerial
{public:
CNmeaSerial（）；
CNmeaSerial（HWNDhMsgWnd，DWORDtimeout）；
~CNmeaSerial（）；
SERIAL_RESULT_TYPECloseConnection（）；
SERIAL_RESULT_TYPEOpenConnection（）；
SERIAL_RESULT_TYPEOpenConnection（uint8comPort，uint32baudRate，
uint8dataBits，SETPARITYparity，STOPBITSstopBits）；
SERIAL_RESULT_TYPEGetData（CNmeaData&data）const；
SERIAL_RESULT_TYPEGetSettings（uint8&comPort，uint32&baudRate，
uint8&dataBits，SETPARITY&parity，STOPBITS&stopBits）const；
unsignedlongGetThreadHandle（）const{returnm_hThread；}
BOOLIsConnected（）const{returnm_isConnected；}
private:
SERIAL_RESULT_TYPEInitThread（）；
BOOLKillThread（）；
BOOLLockData（）const；
voidSetDefaults（）；
BOOLUnlockData（）const；
//元函数描述语句，并运行该语句
//进入另外线程
staticvoidProcessSentences（void*currentObject）；
uint8m_comPort；
uint32m_baudRate；
uint8m_dataBits；
SETPARITYm_parity；
STOPBITSm_stopBits；
BOOLm_isConnected；
DWORDm_timeout；
unsignedlongm_hThread；
HANDLEm_hPort；
HANDLEm_hMutex；
DWORDm_threadId；
CNmeaParserm_parser；
//接收描述信息窗口
HWNDm_hMsgWnd；
//如果值为True，则进行线程分析
//否则结束状态
BOOLm_terminateThread；}
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