GPS数据包格式及数据包解析

GPS数据包解析

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目的

任务很简单就是将从串口获取的GPS数据包提取你需要的gps数据信息,过滤掉不用的数据即可.

GPS数据类型及格式

GPS数据信息类型有下面几类:

类别	描述
GPGSV	可见卫星信息
GPRMC	推荐最小定位信息
GPVTG	地面速度信息
GPGGA	GPS定位信息
GPGSA	当前卫星信息

数据格式

网上找的一串数据样例：
$GPRMC,092927.000,A,2235.9058,N,11400.0518,E,0.000,74.11,151216,,D*49
$GPVTG,74.11,T,,M,0.000,N,0.000,K,D*0B
$GPGGA,092927.000,2235.9058,N,11400.0518,E,2,9,1.03,53.1,M,-2.4,M,0.0,0*6B
$GPGSA,A,3,29,18,12,25,10,193,32,14,31,,,,1.34,1.03,0.85*31
$GPGSV,3,1,12,10,77,192,17,25,59,077,42,32,51,359,39,193,49,157,36*48
$GPGSV,3,2,12,31,47,274,25,50,46,122,37,18,45,158,37,14,36,326,18*70
$GPGSV,3,3,12,12,24,045,45,26,17,200,18,29,07,128,38,21,02,174,*79

当然我们不需要全部每个数据都去解释出它的含义,gps当然最重要的就是要知道它的地理位置啦,然后还有就是海拔高度,航速以及时间,找到这些然后提取即可.

数据解释

以下数据解释内容转自 : http://www.cnblogs.com/csMapx/archive/2011/11/02/2232663.html

GPRMC 最小定位信息：
数据详解：$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh
　　<1> UTC 时间，hhmmss(时分秒)格式
　　<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位
　　<3>纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
　　<4> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
　　<5>经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
　　<6> 经度半球E(东经)或W(西经)
　　<7>地面速率(000.0~999.9节，前面的0也将被传输)
　　<8>地面航向(000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输)
　　<9> UTC 日期，ddmmyy(日月年)格式
　　<10>磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也将被传输)
　　<11> 磁偏角方向，E(东)或W(西)
　　<12>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)

解析内容：
1.时间，这个是格林威治时间，是世界时间（UTC），我们需要把它转换成北京时间（BTC），BTC和UTC差了8个小时，要在这个时间基础上加8个小时。

定位状态，在接收到有效数据前，这个位是‘V’，后面的数据都为空，接到有效数据后，这个位是‘A’，后面才开始有数据。

纬度，我们需要把它转换成度分秒的格式，计算方法：如接收到的纬度是：4546.40891
　　4546.40891/100=45.4640891可以直接读出45度, 4546.40891–45*100=46.40891, 可以直接读出46分
　　46.40891–46 =0.40891*60=24.5346读出24秒, 所以纬度是：45度46分24秒。

南北纬，这个位有两种值‘N’（北纬）和‘S’（南纬）

经度的计算方法和纬度的计算方法一样

东西经，这个位有两种值‘E’（东经）和‘W’（西经）
7.速率，这个速率值是海里/时，单位是节，要把它转换成千米/时，根据：1海里=1.85公里，把得到的速率乘以1.85。

航向，指的是偏离正北的角度

日期，这个日期是准确的，不需要转换

GPGGA GPS定位数据
数据详解：GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)；
　　<1> UTC 时间，格式为hhmmss.sss；
　　<2> 纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)；
　　<3> 纬度半球，N 或S(北纬或南纬)
　　<4> 经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)；
　　<5> 经度半球，E 或W(东经或西经)
　　<6> 定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效；
　　<7>使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送)
　　<8>水平精确度，0.5到99.9
　　<9>天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米M指单位米
　　<10>大地水准面高度，-9999.9到9999.9米M指单位米
　　<11>差分GPS数据期限(RTCMSC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量
　　<12>差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)。

解析内容：
　　第9，10 个字段，海平面高度和大地水准面高度，单位是米

GPVTG 地面速度信息　　
$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
　　<1> 以正北为参考基准的地面航向(000~359度，前面的0也将被传输)
　　<2> 以磁北为参考基准的地面航向(000~359度，前面的0也将被传输)
　　<3> 地面速率(000.0~999.9节，前面的0也将被传输)
　　<4> 地面速率(0000.0~1851.8公里/小时，前面的0也将被传输)
　　<5> 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

GPGSV 可视卫星状态
　　例：GPGSV，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，…(4),(5)，(6)，(7)*hh(CR)(LF)　
各部分含义为：
　　(1)总的GSV语句电文数；2;
　　(2)当前GSV语句号:1;
　　(3)可视卫星总数:08;
　　(4)PRN码（伪随机噪声码）　也可以认为是卫星编号
　　(5)仰角(00～90度):33度;
　　(6)方位角(000～359度):240度;
　　(7)信噪比(00～99dB):45dB(后面依次为第10，16，17号卫星的信息); 　　*总和校验域；　　　hh 总和校验数:78; 　　(CR)(LF)回车，换行。　　
注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即：
　　　(4)－卫星号，(5)－仰角，(6)－方位角，(7)－信噪比。　　

例：
　　$GPGSV,3,1,10,24,82,023,40,05,62,285,32,01,62,123,00,17,59,229,28*70
　　每条语句包含四部分内容，例如：第一部分是“24,82,023,40”，第二部分是“05,62,285,32”等等。
每部分的第一个词为PRC，第二个词为卫星高程，跟着为方位角和信号强度。
　　这个语句里最重要的指标应该算是“信号躁声比（signal-to-noise ratio）”（以下简称为SNR）。
这个数值标示卫星信号的接收率。我们知道，卫星是以相同的强度发射信号，但是传播过程中难免会遇到诸如树和墙之类的障碍物，这样就影响了信号的识别。
典型的SNR值在0到50之间，其中50表示非常好的信号。（SNR可以达到99）。

GPGSA 当前卫星信息
　　例：GPGSA，语句ID，表明该语句为GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息　　
字段1：定位模式，A=自动手动2D/3D，M=手动2D/3D 　　
字段2：定位类型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位　　
字段3：PRN码（伪随机噪声码），第1信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段4：PRN码（伪随机噪声码），第2信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段5：PRN码（伪随机噪声码），第3信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段6：PRN码（伪随机噪声码），第4信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段7：PRN码（伪随机噪声码），第5信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段8：PRN码（伪随机噪声码），第6信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段9：PRN码（伪随机噪声码），第7信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段10：PRN码（伪随机噪声码），第8信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段11：PRN码（伪随机噪声码），第9信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段12：PRN码（伪随机噪声码），第10信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段13：PRN码（伪随机噪声码），第11信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段14：PRN码（伪随机噪声码），第12信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）　　
字段15：PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9）　　
字段16：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）　　
字段17：VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9）　　
字段18：校验值

解析代码

结构体定义



typedef struct _date{ 
    int year;  
    int month;  
    int day; 
    int hour; 
    int minute; 
    int second; 
}date; 
 
 
typedef struct _gps_info{ 
    double  latitude; //经度 
    double  longitude; //纬度 
    int     latitude_degree;    //度 
    int     latitude_cent;   //分 
    int     latitude_second; //秒 
    int     longitude_degree;    //度 
    int     longitude_cent;  //分 
    int     longitude_second; //秒 
    double  speed; //速度 
    double  direction; //航向 
    double  height; //海拔高度 
    int     satellite; //卫星编号 
    unsigned char     ns;   
    unsigned char     ew; 
    date time; 
}gps_info;

GPRMC解析函数

GPRMC包含了几乎我需要的所有信息,位置时间,地面速率等等.


/** 
 * @gprmc_analysis 
 *  
 * @brief 解析gprmc 
 * 
 * @param[out] p 
 *             输出到p指向的结构体 
 * @param[in]  str 
 *             包含逗号的原始字符串. 
 * 
 * @return  
 *       SUCCESS  0 
 *       FAILURE  <0. 
 */ 
int gprmc_analysis(gps_info *p, unsigned char *str) 
{ 
 
    unsigned char buf[32][128]; 
    int i;     
 
    if(str[5] != 'C')   //非GPRMC 
    { 
        return -1; 
    } 
 
    if(str[18] != 'A')  //无效数据 
    { 
        return -2; 
    } 
 
    data_filter(buf, str); 
 
    for(i=0; i < 13; i++) 
    { 
        printf("%s ",buf[i]); 
    } 
    printf("\n"); 
 
    p->ns = buf[4][0]; 
    p->ew = buf[6][0];         //经度半球 
 
    p->latitude = atof(buf[3]); 
    p->longitude = atof(buf[5]);    //经纬度 
 
    p->latitude_degree = (int)p->latitude/100;      //转换成度分秒 
    p->latitude_cent = (int)( p->latitude - p->latitude_degree * 100); 
    p->latitude_second = (int)(((p->latitude - p->latitude_degree*100) - p->latitude_cent) * 60); 
 
    p->longitude_degree = (int)p->longitude/100;    //转换成度分秒 
    p->longitude_cent = (int)( p->longitude - p->longitude_degree * 100); 
    p->longitude_second = (int)(((p->longitude - p->longitude_degree*100) - p->longitude_cent) * 60); 
 
    p->speed = atof(buf[7]);        //地面速率 
    p->speed *= 1.85; 
    p->direction = atof(buf[8]);    //航向 
 
    p->time.year = (buf[9][4] - '0') * 10 + buf[9][5] - '0';   //时间 
    p->time.month = (buf[9][2] - '0') * 10 + buf[9][3] - '0'; 
    p->time.day = (buf[9][0] - '0') * 10 + buf[9][1] - '0'; 
 
    p->time.hour = (buf[1][0] - '0') * 10 + buf[1][1] - '0'; 
    p->time.minute = (buf[1][2] - '0') * 10 + buf[1][3] - '0'; 
    p->time.second = (buf[1][4] - '0') * 10 + buf[1][5] - '0'; 
 
    return 0; 
}

GPGGA解析函数

GPGGA用来获取海拔高度和卫星编号.


/** 
 * @gpgga_analysis 
 *  
 * @brief 解析gpgga 
 * 
 * @param[out] p 
 *             输出到p指向的结构体 
 * @param[in]  str 
 *             包含逗号的原始字符串. 
 * 
 * @return  
 *       SUCCESS  0 
 *       FAILURE  -1. 
 */ 
int gpgga_analysis(gps_info *p, unsigned char *str) 
{ 
    unsigned char buf[32][128]; 
    int i;     
 
    if(str[4] != 'G') 
    { 
        return -1; 
    } 
 
    data_filter(buf, str); 
 
    for(i=0; i < 13; i++) 
    { 
        printf("%s ",buf[i]); 
    } 
    printf("\n"); 
 
    p->height = atof(buf[9]); 
    p->satellite = atoi(buf[7]); 
 
    return 0; 
}

测试样例输出


    unsigned char tmp[128] = "$GPRMC,092927.000,A,2235.9058,N,4546.40891,E,31.14,74.11,150618,,N*49"; 
    unsigned char tmp2[128] = "$GPGGA,092927.000,2235.9058,N,11400.0518,E,2,9,1.03,53.1,M,-2.4,M,0.0,0*6B"; 
    gps_info gps_st; 
 
    memset(&gps_st, 0, sizeof(gps_st)); 
    gprmc_analysis(&gps_st, tmp); 
 
    gpgga_analysis(&gps_st, tmp2); 
 
    printf("%c %c\n",gps_st.ns,gps_st.ew); 
 
    printf("%d度%d分%d秒\n",gps_st.latitude_degree, gps_st.latitude_cent, gps_st.latitude_second); 
 
    printf("%d度%d分%d秒\n",gps_st.longitude_degree, gps_st.longitude_cent, gps_st.longitude_second); 
 
    printf("%lf %lf\n", gps_st.speed, gps_st.direction); 
 
    printf("%d年%d月%d日%d时%d分%d秒\n",gps_st.time.year, gps_st.time.month, gps_st.time.day, gps_st.time.hour, gps_st.time.minute, gps_st.time.second); 
 
    printf("海拔高度 %lf, 卫星编号 %d", gps_st.height, gps_st.satellite);

data_filter()是个简单的逗号过滤函数，这里不给出了。