GPS - это просто, описание протокола NMEA, часть 1. NMEA («National Marine Electronics Association») — полное название «NMEA 0183» — текстовый протокол связи морского (как правило, навигационного) оборудования между собой. Стал особенно популярен в связи с распространением GPS-приёмников , использующих этот стандарт
1. Описание
Национальная Ассоциация Морской Электроники (National Marine Electronics Association - NMEA) разработала специальный протокол для поддержания совместимости морского навигационного оборудования различных производителей. Этот NMEA протокол описывает не только данные, полученные с GPS-приёмников, но и измерения сонаров, радаров, электронных компасов, барометров и других навигационных устройств, использующихся на морских судах.
Интерфейс обмена данными большинства портативных GPS-приёмников реализован в соответствии с этой спецификацией. Большинство навигационных программ, которые обеспечивают отображение данных в реальном времени, поддерживают и "понимают" NMEA протокол. Эти данные содержат полные навигационные измерения GPS приемника - позицию, скорость и время.
Все NMEA сообщения состоят из последовательного набора данных, разделенных запятыми. Каждое отдельное сообщение не зависит от других и является полностью "завершенным". NMEA сообщение включает заголовок, набор данных, представленных ASCII символами, и поле "чексуммы" для проверки достоверности переданной информации.
Заголовок стандартных NMEA сообщений состоит из 5 символов, из которых два первых определяют тип сообщения, а оставшиеся три - его название. Например, все GPS NMEA сообщения имеют префикс "GP". Сообщения, которые не описаны в спецификации NMEA, но реализованы в GPS приемниках в соответствии с общими правилами, имеют префикс "Р", дополненный тремя символами, уникальными для каждой компании. Например, "собственные" NMEA сообщени Garmin Ltd имеют префикс "PGRM", Magellan "PMGN".
Каждое NMEA сообщение начинается с "$", заканчивается "\n" ( "перевод строки") и не может быть длиннее 80-и символов. Все данные содержаться в одной строке и отделены друг от друга запятыми. Информация представлена в виде ASCII текста и не требует специального декодирования. Если данные не умещаются в выделенные 80 символов, то они "разбиваются" на несколько NMEA сообщений.
1.1 Список основных сообщений
- GPGGA - данные о последнем определении местоположения
- GPGLL - координаты, широта/долгота
- GPGSA - DOP (GPS) и активные спутники
- GPGSV - наблюдаемые спутники
- GPVTG - истинное направление курса и скорость относительно земли
- GPRMB - рекомендуемый минимум навигационных данных для достижения заданной точки
- GPRMC - рекомендуемый минимум навигационных данных.
- GPRTE - маршруты
Собственные строки фирмы Garmin Ltd
- PGRME - оценка ошибки измерений
- PGRMM - картографические данные
- PGRMZ - высота
1.2 Содержание основных NMEA сообщений
GGA - информация о фиксированном решении.
Самое популярное и наиболее используемое NMEA сообщение с информацией о текущем фиксированном решении - горизонтальные координаты, значение высоты, количество используемых спутников и тип решения.
$GPGGA,123519.111,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47
где:
№ | GGA - Заговолок | |
1 | hhmmss.sss | UTC (Гринвичское) время 12:35:19 |
2 | xxxx.xxx | 4807.038, широта, 48 градусов 7.038 минуты северной широты |
3 | a | N, N-север, S-юг |
4 | yyyyy.yyy | 01131.000, долгота, 11 градусов 31.000 минуты восточной долготы |
5 | а | E, E-запад, W-восток |
6 | 1, индикатор качества сигнала: 0 - Определение местоположения не возможно или не верно; 1 - GPS режим обычной точности, возможно определение местоположения; 2 - Дифференциальный GPS режим, точность обычная, возможно определение местоположения; 3 - GPS режим прецизионной точности, возможно определение местоположения 4 - фиксированный RTK, 5 - не фиксированный RTK, 6 - использование данных инерциальных систем, 7 - ручной режим, 8 - режим симуляции |
|
7 | xx | 08 - количество используемых спутников |
8 | х.х | 0.9 - геометрический фактор ухудшения точности плановых координат, HDOP |
9 | xxx.x | 545.4 - высота над уровнем моря в метрах |
10 | M | единица измерения высоты расположения антенны, метры |
11 | хх.х | 46.9 -Геоидальное различие - различие между земным эллипсоидом WGS-84 и уровнем моря(геоидом). |
12 | M | M, единица измерения различия, метры |
13 | х.х | Возраст Дифференциальных данных GPS - Время в секундах с момента последнего SC104 типа 1 или 9 обновления, заполнено нулями, если дифференциальный режим не используется. |
14 | хххх | Индификатор станции, передающей дифференциальные поправки, ID, 0000-1023. |
15 | *hh | *47, контрольная сумма строки |
<CR><CL> | конец строки |
GLL - данные широты и долготы
NMEA сообщение со значением координат широты и долготы, и времени когда было вычислено это решение.
$GPGLL,4916.45,N,12311.12,W,225444,A,*31
где:
№ | GLL - заголовок | |
1 | xxxx.xxx | 4807.038, широта, 49 градусов 16.45 минут северной широты |
2 | a | N, N-север, S-юг |
3 | yyyyy.yyy | 12311.12, долгота, 123 градуса 11.12 минут западной долготы |
4 | a | W, E-запад, W-восток |
5 | hhmmss.sss | UTC (Гринвичское) время 22:54:44 |
6 | xx | A, cтатус A = данные верны, V = данные не верны |
7 | *hh | *31, контрольная сумма строки |
<CR><CL> | конец строки |
GSA- общая информация о спутниках.
Это NMEA сообщение содержит список спутников, используемых в подсчете позиции и значения геометрических факторов DOPs, определяющих точность подсчете позиции. Параметры DOP определяются геометрическим расположением спутников на небе. Чем лучше "распределены" на небе спутники, тем меньше DOP и тем лучше точность позиции. Минимальное значение PDOP (= 1) соответствует ситуации, когда один спутник находится строго над пользователем, а другие 3 равномерно распределены вокруг на уровне горизонта. Значение PDOP вычисляется, как квадратный корень из суммы квадратов HDOP и VDOP.
$GPGSA,A,3,04,05,,09,12,,,24,,,,,2.5,1.3,2.1*39
где:
№ | GSA - заголовок | |
1 | а | A, тип выбора между 2D и 3D решениями, (A-автоматический, M-ручной) |
2 | х | 3, Режим: 1 = Местоположение не определено, 2 = 2D, 3 = 3D |
3-14 | хх | 04,05,,09,12,,,24,,,,,PRN номера спутников, использованных при решении задачи местоопределения (нули для неиспользованных). |
15 | х.х | 2.5,пространственный геометрический фактор, PDOP |
16 | x.x | 1.3 - горизонтальный геометрический фактор, HDOP |
17 | x.x | 2.1 - вертикальный геометрический фактор, VDOP |
18 | *hh | *39, контрольная сумма строки |
<CR><CL> | конец строки |