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协议的标准规范，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“$”语句起始位aaccc地址域，前两位为识别符，后三位为语句名“，”域分隔符ddd…ddd发送的数据内容“*”效验和符号，后面的两位数是效验和hh效验和CR/终止符，回车或换行LF不同的GPSOEM接收板提供的NMEA语句有很大差异，主要表现在字段的意义和位置上。用户需要先弄清楚需要哪些信息，然后对照GPSOEM接收板的技术资料，寻找那些包括所需信息的NMEA语句。下面将介绍兼容性最广泛的6条NMEA语句（1）$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：$GPGGA，1，2，3，4，5，6，7，8，9，M，10，M，11，12*hhCRLF各字段的含义和取值范围见表2所示。表2$GPGGA语句各字段的含义和取值范围字段含义取值范围1UTC时间hhmmss.ss000000.00~235959.992纬度，格式：ddmm.mmmm000．00000~8959.99993南北半球N北纬；S南纬4经度格式dddmm.mmmm00000.0000~17959.99995东西半球E表示东经；W表示西经6GPS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00~128HDOP，水平图形强度因子0.500~99.000（大于6不可用)9海拔高度-9999.9~99999.9l0地球椭球面相对大地水准面的高度（高程异常）-9999.9~99999.911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：$GPGSA，1，2，3，3，3，3，3，3，3，3，3，3，3，3，4，5，6*hhCRLF各字段的含义和取值范围见表3所示。表3$GPGSA语句各字段的含义和取值范围字段含义取值范围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3PRN码（伪随机噪声码），正在用于解算位置的卫星号01~324PDOP位置精度因子0.5~99.95HDOP水平精度因子0.5~99.96VDOP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：$GPGSV，1，2，3，4，5，6，7，…4，5，6，7*hhCRLF各字段的含义和取值范围见表4所示。表4$GPGSV语句各字段的含义和取值范围字段含义取值范围1总的GSV语句电文数0~12当前GSV语1-32句号3可视卫星总数00~124卫星号01~325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：$GPRMC，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12*hhCRLF各字段的含义和取值范围见表5所示。表5$GPRMC语句各字段的含义和取值范围字段含义取值范围1UTC时间，hhmmss.ss000000.00~235959.992定位状态A=有效定位，V=无效定位3纬度，格式：ddmm.mmmm000．00000~8959.99994南北半球N表示北纬；S表示南纬5经度格式dddmm.mmmm00000.0000~17959.99996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9UTC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：$GPVTG，1，T，2，M，3，N，4，K，5*hhCRLF各字段的含义和取值范围见表6所示。表6$GPVTG语句各字段的含义和取值范围字段含义取值范围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：$GPGLL，1，2，3，4，5，6，7*hhCRLF各字段的含义和取值范围见表7所示。表7$GPGLL语句各字段的含义和取值范围字段含义取值范围1纬度，格式：ddmm.mmmm000．00000~8959.99992南北半球N表示北半球；S表示南半球3经度，格式：dddmm.mmmm00000.0000~17959.99994东西半球E表示东经；W表示西经5UTC时间，格式：hhmmss000000.00~235959.996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（in