GPS数据包格式及数据包解析

悠悠 2022-05-22 05:38 596阅读 0赞

### GPS数据包解析 ###

*   *   *  GPS数据包解析
            
             *  目的
             *  GPS数据类型及格式
             *  数据格式
             *  数据解释
             *  解析代码
                
                 *  结构体定义
                 *  GPRMC解析函数
                 *  GPGGA解析函数
                 *  测试样例输出

--------------------

#### `gps数据包格式` `gps数据解析` `车联网` ####

#### 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:

<table style="margin:0px 0px 20px;padding:0px;border-spacing:0px;border:1px solid #C0C0C0;background-color:rgb(238,238,238);max-width:100%;line-height:1.6;color:rgb(44,63,81);font-family:'楷体', 'Helvetica Neue', Arial, 'Hiragino Sans GB', STHeiti, 'Microsoft YaHei', 'WenQuanYi Micro Hei', SimSun, Song, sans-serif;font-size:15px;"> 
 <tbody style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;"> 
  <tr style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;font-weight:bold;"> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">类别</td> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">描述</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;"> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">GPGSV</td> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">可见卫星信息</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;"> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">GPRMC</td> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">推荐最小定位信息</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;"> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">GPVTG</td> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">地面速度信息</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;"> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">GPGGA</td> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">GPS定位信息</td> 
  </tr> 
  <tr style="margin:0px;padding:0px;line-height:1.6;"> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">GPGSA</td> 
   <td align="left" style="margin:0px;padding:.5em;border-collapse:collapse;line-height:1.6;vertical-align:top;">当前卫星信息</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 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][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。
> 
> 1.  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。
> 2.  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。
> 3.  南北纬，这个位有两种值‘N’（北纬）和‘S’（南纬）
> 4.  经度的计算方法和纬度的计算方法一样
> 5.  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。
> 6.  航向，指的是偏离正北的角度
> 7.  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。

[http_www.cnblogs.com_csMapx_archive_2011_11_02_2232663.html]: http://www.cnblogs.com/csMapx/archive/2011/11/02/2232663.html