GPS NMEA-0183標準詳解

NMEA - 0183 是美國國家海洋電子協會（National Marine Electronics Association）為海用電子設備制定的標準格式，目前業已成了 GPS/北斗導航設備統一的 RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）標準協議，

統一標準格式NMEA-0183輸出采用ASCII 碼，其串行通信的引數為：波特率＝4800bps，資料位＝8bit，開始位=1bit，停止位＝1bit，無奇偶校驗，

資料傳輸以“陳述句”的方式進行，每個陳述句均以“$”開頭，然后是兩個字母的“識別符”和三個字母的“陳述句名”，接著就是以逗號分割的資料體，陳述句末尾為校驗和，整條陳述句以回車換行符結束， NMEA-0183的資料資訊有十幾種，這些資訊的作用分別是：$GPGGA：輸出GPS的定位資訊；$GPGLL：輸出大地坐標資訊；$GPZDA：輸出UTC時間資訊；$GPGSV：輸出可見的衛星資訊；$GPGST：輸出定位標準差資訊；$GPGSA：輸出衛星DOP值資訊； $GPALM：輸出衛星星歷資訊；$GPRMC：輸出GPS推薦的最短資料資訊等， 

一、 輸出陳述句說明：

1，$GPRMC陳述句

（Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data－RMC，推薦定位資訊1次/1秒）    對于一般的GPS動態定位應用，GPRMC陳述句完全滿足要求，該陳述句中包括經緯度、速度、時間和磁偏角等欄位，這些資料為導航定位應用提供了充分的資訊，下表詳細說明GPRMC陳述句中的各個欄位：$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，，<12>欄位 $GPRMC陳述句意義——取值范圍<1> UTC時間：hhmmss.ss——000000.00~235959.99<2> 狀態，有效性 ——A表示有效；V表示無效<3> 緯度格式：ddmm.mmmm——0000．00000~8959.9999 （標準的度分格式）<4> 南北半球——N北緯；S南緯<5> 經度格式：dddmm.mmmm——00000.0000~17959.9999 （標準的度分格式）<6> 東西半球——E表示東經；W表示西經<7> 地面速度——000.00~999.999<8> 速度方向——000.00~359.99<9> 日期格式，月日年——010100~123199<10> 磁偏角，單位：度——00.00~99.99磁偏角方向——E表示東；W表示西<12> 模式指示及校驗和—— A=自主定位，D=差分，E=估算，N=資料無效例如：$GPRMC,074529.82,A,2429.6717,N,11804.6973,E,12.623,32.122,010806,,W,A*08 

2，$GPGGA陳述句

（Global Positioning System Fix Data－GGA，GPS定位資訊, 輸出1次/1秒）    GPS定位主要資料，該陳述句中包括經緯度、質量因子、HDOP、高程、基準站號等欄位，下表詳細說明GPGGA陳述句中的各個欄位：$GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，，<12>,，<14>欄位 $GPGGA陳述句意義——取值范圍<1> UTC時間：hhmmss.ss——000000.00~235959.99<2> 緯度，格式：ddmm.mmmm ——0000．00000~8959.9999 （標準的度分格式）<3> 南北半球——N北緯；S南緯<4> 經度格式：dddmm.mmmm ——00000.0000~17959.9999 （標準的度分格式）<5> 東西半球——E表示東經；W表示西經<6> 質量因子——0=未定位，1=GPS單點定位固定解，2=差分定位，3=PPS解；4=RTK固定解；5=RTK浮點解；6=估計值；7=手工輸入模式；8=模擬模式；<7> 應用解算位置的衛星數——00~12<8> HDOP，水平圖形強度因子——0.500~99.000 ；大于6不可用<9> 天線高程（海平面）——－9999.9～99999.9<10> 線線高程單位(m) ——m大地水準面起伏——地球橢球面相對大地水準面的高度<12> 大地水準面起伏單位(m)   ——m<13> 差分GPS資料期——差分時間（從最近一次接收到差分信號開始的秒數，如果不是差分定位將為空），不使用DGPS時為空<14> 基準站號——0000~1023；不使用DGPS時為空$GPGGA,074529.82,2429.6717,N,11804.6973,E,1,8,1.098,42.110,M,,M,,*76 

3，$GPGSV陳述句

（GPS Satellites in View－GSV，可見衛星資訊，1次/5秒）    GPS可見星的方位角、俯仰角、信噪比等每條陳述句最多包括四顆衛星的資訊，每顆衛星的資訊有四個資料項，即：(4)－衛星號，(5)－仰角，(6)－方位角，(7)－信噪比$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>,<16>,<17>,<18>,<19>欄位 $GPGSV陳述句意義——取值范圍<1> 總的GSV陳述句電文數——0~12<2> 當前GSV陳述句號<3> 可視衛星總數——0~32<4> 衛星號——1~32<5> 仰角——00～90<6> 方位角——000～359<7> 信噪比——00～99dB無表未接收到訊號<8> 衛星號——1~32<9> 仰角——00～90<10> 方位角——000～359信噪比——00～99dB無表未接收到訊號<12> 衛星號——1～32<13> 仰角——00～90<14> 方位角——000～359<15> 信噪比——00～99dB 無表示未接收到訊號<16> 衛星號——1～32<17> 仰角——00～90<18> 方位角——000～359<19> 效驗和，格式：*效驗和——檢查位$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，$GPVTG陳述句

(Track Made Good and Ground Speed－VTG，地面速度資訊）格式：$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh欄位 $GPVTG陳述句意義——取值范圍<1> 以真北為參考基準的地面航向——000.000~359.999<2> 以磁北為參考基準的地面航向——000.000~359.999<3> 地面速率——000.000~999.999節<4> 地面速率——0000.0~1851.8公里/小時<5> 模式指示——A=自主定位，D=差分，E=估算，N=資料無效(僅NMEA0183 3.00版本輸出)<6> hh 校檢位$GPVTG,257.314,T,257.314,M,10.739,N,19.888,K,A*2F 

5，$GPGSA陳述句

（GPS DOP and Active Satellites－GSA，當前衛星資訊，1次/1秒）    GSA : GNSS 的當前衛星和精度因子,包括可見衛星PRN號,以及PDOP、HDOP、VDOP，如：<1>     模式 ——M = 手動， A = 自動，<2>     定位型別——1 = 未定位， 2 = 二維定位， 3 = 三維定位，<3>     PRN 數字——01 至 32 表天空使用中的衛星編號，最多可接收12顆衛星資訊，正在用于解算位置的衛星號（01~32，前面的0也將被傳輸），<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<7>     Checksum.(檢查位).$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>$GPGSA,A,3,19,11,03,23,27,13,16,,,,,,3.43,1.67,2.99*0E 

6，$GPGLL陳述句

（輸出大地坐標資訊）$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*61欄位 $GPGLL陳述句意義——取值范圍<1> 緯度：ddmm.mmmmm——0000．00000~8959.9999<2> 南緯或北緯——北緯N，S南緯<3> 經度：dddmm.mmmmm——0000．00000~17959.99999<4> 東、西經 ——東經E，西經W<5> UTC時間——hh:mm:ss<6> 資料狀態——A有效，V無效$GPGLL,2431.25310,N,11806.15429,E,081401.00,A,A*61 

7，$GPZDA 陳述句

（輸出UTC時間和日期資訊）$GPZDA, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>*hh欄位 $GPZDA陳述句意義——取值范圍<1> 時間：hhmmss.ss——0000000.00～235959.99<2> 日——00～31<3> 月——00～12<4> 年——0000～9999<5> 地方時與世界時之差<6> 檢校位 *hh——*$GPZDA,081401.00,14,09,2006,00,00*62 

8，$GPGST 陳述句

（GPS 偽距噪聲統計,包括了三維坐標的標準偏差資訊）欄位——示例——說明Sentence ID ——$GPGSTUTC Time——024603.00——UTC time of associated GGA fixRMS deviation——3.2——Total RMS standard deviation of ranges inputs to the navigation solutionSemi-major deviation——6.6——Standard deviation (meters) of semi-major axis of error ellipseSemi-minor deviation——4.7——Standard deviation (meters) of semi-minor axis of error ellipseSemi-major orientation——47.3——Orientation of semi-major axis of error ellipse (true north degrees)Latitude error deviation——5.8——Standard deviation (meters) of latitude errorLongitude error deviation——5.6——Standard deviation (meters) of longitude errorAltitude error deviation——22.0——Standard deviation (meters) of latitude errorChecksum—— *58$GPGST,024603.00,3.2,6.6,4.7,47.3,5.8,5.6,22.0*58 

9，$GPCN0陳述句

   各顆用于解算的衛星信噪比：$GPCN0,30,40,35,26,24,36,31,38 

二、 輸出時間說明：

　GPGGA(1次/1秒)　GPGSA(1次/1秒)　GPGSV(1次/5秒)　GPRMC(1次/1秒)　另可選用GLL,VTG或SiRF二進制格式. 

三、坐標系統WGS84

WGS－84坐標系（World Geodetic System）是一種國際上采用的地心坐標系，坐標原點為地球質心，其地心空間直角坐標系的Z軸指向國際時間局（BIH）1984.0定義的協議地極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的協議子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系，稱為1984年世界大地坐標系，這是一個國際協議地球參考系統（ITRS），是目前國際上統一采用的大地坐標系，GPS廣播星歷是以WGS-84坐標系為根據的，WGS84坐標系，長軸6378137.000m，短軸6356752.314，扁率1/298.257223563， DOP值有三種測量型別：水平、垂直和說明（mean），HDOP測量它和經緯度的關系作為精度，VDOP測量他和海拔的關系作為精度，PDOP，給出一個關于經緯度、海拔精度的完整等級，每個DOP值都是1到50之間數值，其中50 表示非常差的精度，1則表示很理想的精確度，表2-1列出了劃分的一份精確的PDOP值細目分類，PDOP分類描述：PDOP值——評價——說明1～2——理想——這是最高的信任級別，應用程式可以在任何時候獲取最高的精度2～3——極好——值得信任的級別，位置的測量相當精確，可以應用于絕大多數應用程式，但是有些非常敏感的應用程式就不行了4～6——好——這是用來做商業應用的最低等級，位置的測量可以用來做線路導航建議7～8——中等——位置測量可以用來計算，但是質量還應該提高，推薦用語天空觀察9～20——中下——信任級別很低，位置測量結果應該丟棄或者僅用于粗略估計當前位置21～50——差——在這個級別的測量結果是不精確的，大概會有半個足球場大的誤差，應該丟棄 

四，常用精度

PDOP：位置精度因子（Position Dilution of Precision），直譯為“精度強弱度”，通常翻譯為“相對誤差”，具體含義是：由于觀測成果的好壞與被測量的人造衛星和接收儀間的幾何形狀有關且影響甚大，所以計算上述所引起的誤差量稱為精度的強弱度，天空中衛星分布程度越好，定位精度越高（數值越小精度越高），PDOP表示三維位置定位精度與導航臺幾何配置關系的一個引數，在全球定位(GPS)系統中，等于用戶位置的徑向誤差(1°)與用戶到衛星的距離測量誤差(1°)的比值，Pdop取值范圍為：0.5--99.9，為緯度、經度和高程等誤差平方和的開根號值，所以Pdop的平方 =Hdop 的平方 +Vdop 的平方，HDOP²+VDOP²=PDOP²

    PDOP( position dilution of precision ) 三維位置精度因子：為緯度、經度和高程等誤差平方和的開根號值
    TDOP（time dilution of precision ）鐘差精度因子：為接收儀內時表偏移誤差值，

    HDOP（horizontal dilution of precision ）水平分量精度因子：為緯度和經度等誤差平方和的開根號值，
    VDOP（vertical dilution of precision ）垂直分量精度因子

age:差分延時VRMS:水平殘差HRMS:垂直殘差RMS ：HRMS²+VRMS²=RMS² 相關技術協議：NMEA0183-GPS-協議.pdf

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