NMEA-0183是一种用于GPS接收器和其他海事电子设备之间进行数据通信的标准协议。它由美国国家海洋电子协会制定,并广泛应用于全球定位系统、导航、地图绘制及海洋相关领域。NMEA-0183协议采用ASCII文本格式传输数据,使得不同设备之间可以实现互操作性。下面详细解析NMEA-0183协议中的关键知识点。
GGA消息(全球定位系统定位信息):
- GGA是NMEA-0183中最基本的GPS定位信息,包含UTC时间、纬度、经度、定位质量、使用的卫星数量、水平精度因子(HDOP)、海拔高度等。
- 示例:“$GPGGA,161229.487,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M,,,,0000*18”
- 解读:当前时间16:12:29.487,位于北纬37度23.2475分,西经121度58.3416分,定位类型为GPS定位,未使用差分GPS,3D定位精度为1.0,海拔高度9.0米。
GLL消息(地理定位数据):
- GLL提供了位置和时间信息,其中包括纬度、经度、时间、状态(有效或无效)。
- 示例:“$GPGLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A*2C”
- 解读:纬度37度23.2475分,北纬(N),经度121度58.3416分,西经(W),定位时间为16:12:29.487,状态为有效(A)。
GSV消息(可见卫星数据):
- GSV包含了关于GPS卫星的详细信息,包括当前天线视野中卫星的数量、每颗卫星的编号、仰角、方位角和信号强度。
- 示例:“$GPGSV,2,2,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42*71”
- 解读:共两颗卫星,第二颗卫星编号为07,仰角79度,方位角048度,信号强度42dB。
RMC消息(推荐最小定位信息):
- RMC提供了推荐最小定位信息,如时间、状态、纬度、经度、速度、航向等。
- 示例:“$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10”
- 解读:定位时间16:12:29.487,有效定位(A),纬度37度23.2475分,北纬,经度121度58.3416分,西经,速度0.13节,航向309.62度,日期12/05/98。
VTG消息(地面真实速度和航向信息):
- VTG包含相对于地面的真实速度和航向,以海里/小时或公里/小时为单位。
- 示例:“$GPVTG,309.62,T,,M,0.13,N,0,2,K*6E”
- 解读:航向角309.62度,模式T,海里/小时,速度0.13海里/小时。
NMEA-0183协议中的数据通常以 "$" 开始,并以 "*XX" 结束,其中 "XX" 是两个字符的校验和。数据字符串中的每个字段都由逗号分隔,并且数据值按照特定的顺序和格式提供。比如,经纬度通常以度、分格式表示,格式为 ddmm.mmmm,其中 dd 表示度,mm.mmmm 表示分。
NMEA-0183协议在2.30版本后支持GNSS系统,这使得除了GPS之外,还能接收GLONASS、Galileo等其他全球导航卫星系统(GNSS)的数据。协议还允许设备输出各种定位相关的参数,包括DOP(Dilution of Precision,精度稀释)值,它指示卫星几何分布对定位精度的影响。例如,HDOP(水平DOP)描述了水平方向上的精度稀释,而PDOP(位置DOP)则是三维空间中精度稀释的综合值。
此外,NMEA-0183协议还支持DGPS(差分GPS)功能,这可以通过提供地面参考站的差分信号来提高GPS系统的定位精度。如果设备使用DGPS,那么某些消息中会包含相关的差分数据,如差分信号的来源和信号的年龄等。
使用NMEA-0183协议的GPS接收器通常在出厂时已经配置好,用户无需做过多调整,只需要按照接收器提供的说明将数据串行端口与计算机或其他终端设备连接即可接收定位信息。数据传输速率一般为4800波特率,数据位为8位,停止位为1位,无奇偶校验。
NMEA-0183协议为GPS设备之间的通信提供了一套标准的格式,使得用户可以轻松地集成不同品牌和型号的GPS接收器,并获取精确的位置信息和导航数据。无论是海事领域、测绘行业还是户外运动爱好者,NMEA-0183协议都因其简单易用性和广泛支持而被广泛采用。