NMEA协议解析

最近在搞GPS接收器，学会看NMEA-0183数据协议代码

nmea数据如下：
$GPGGA,121252.000,3937.3032,N,11611.6046,E,1,05,2.0,45.9,M,-5.7,M,,0000*77
$GPRMC,121252.000,A,3958.3032,N,11629.6046,E,15.15,359.95,070306,,,A*54
$GPVTG,359.95,T,,M,15.15,N,28.0,K,A*04
$GPGGA,121253.000,3937.3090,N,11611.6057,E,1,06,1.2,44.6,M,-5.7,M,,0000*72
$GPGSA,A,3,14,15,05,22,18,26,,,,,,,2.1,1.2,1.7*3D
$GPGSV,3,1,10,18,84,067,23,09,67,067,27,22,49,312,28,15,47,231,30*70
$GPGSV,3,2,10,21,32,199,23,14,25,272,24,05,21,140,32,26,14,070,20*7E
$GPGSV,3,3,10,29,07,074,,30,07,163,28*7D

说明：NMEA0183格式以“$”开始，主要语句有GPGGA，GPVTG，GPRMC等

1、 GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息

$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>

<1>模式 ：M = 手动， A = 自动。
<2>定位型式 1 = 未定位， 2 = 二维定位， 3 = 三维定位。
<3>PRN 数字：01 至 32 表天空使用中的卫星编号，最多可接收12颗卫星信息。
<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.(检查位).

2、 GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息
$GPGSV, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,?<4>,<5>,<6>,<7>,<8>

<1> GSV语句的总数
<2> 本句GSV的编号
<3> 可见卫星的总数，00 至 12。
<4> 卫星编号， 01 至 32。
<5>卫星仰角， 00 至 90 度。
<6>卫星方位角， 000 至 359 度。实际值。
<7>讯号噪声比（C/No）， 00 至 99 dB；无表未接收到讯号。
<8>Checksum.(检查位).

第<4>,<5>,<6>,<7>项个别卫星会重复出现，每行最多有四颗卫星。其余卫星信息会于次一行出现，若未使用，这些字段会空白。

3、Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh

<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
<2> 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
<3> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）
<4> 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
<5> 经度半球E（东经）或W（西经）
<6> GPS状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算
<7> 正在使用解算位置的卫星数量（00~12）（前面的0也将被传输）
<8> HDOP水平精度因子（0.5~99.9）
<9> 海拔高度（-9999.9~99999.9）
<10> 地球椭球面相对大地水准面的高度
<11> 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> 差分站ID号0000~1023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空）

4、Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息

$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NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

5、 Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息
$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
<1> 以真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）
 
对于确定数据精确度和GPS稳定性，卫星的位置是非常重要的信息。既然GPS精确读将被详细地在这两部分介绍，那么这一部分将主要描述卫星位置和信号的强度。

卫星二十四小时在轨道上运转着，它们在任一时间、任一地点上都至少有六颗能被用户看到。卫星不断地监测地球，这样就避免出现一些盲点或者卫星无法看到的地 方。就像在天空中找星星一样，卫星的位置被表示为一个方位角和高程。如前面所述，方位角为直接水平测量。高程测量则为一个与水平面的夹角，其中0°表示水 平，90°表示为“天顶”（或者说是头顶）。因此，如果设备说卫星的方位角为45°且高程为45°，那么卫星现在的位置就是处于水平的东北方向，高度为一 半的位置。另外对于卫星位置，设备报告每个卫星的“随机伪代码”（简称PRC），这个数值用来唯一标示一个卫星。

这里有一个关于 $GPGSV 的语句：

$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。如果这个卫星信息用图来显示，那么就如图 1-1。

（图 1-1：$GPGSV语句的图形表示，中心点为当前位置，周边的圆标示水平面。）

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，但是我还从来没有见过50以上的数据 哦。）。在图 1-1里，绿色卫星表示强信号，然而黄色卫星则为中等（在第二部分，我将提供一个方法来实现信号强度的分类）。卫星#1的信号完全被阻挡了。