Πηγαίος κώδικας επεξεργασίας πρωτοκόλλου Nmea. Περιγραφή του πρωτοκόλλου NMEA

Χρειάστηκε να δοκιμάσω μια εφαρμογή που χρησιμοποιεί δεδομένα GNSS μέσω του πρωτοκόλλου NMEA. Οφειλόταν στο γεγονός ότι δούλευα σε ένα έργο για ένα πρόγραμμα πλοήγησης αεροσκαφών, η δοκιμή στον αέρα είναι φυσικά δαπανηρή, η οδήγηση αυτοκινήτου με δέκτη GNSS στο έδαφος δεν είναι ιδιαίτερα βολική, επομένως ήθελα να έχω δεδομένα πρωτοκόλλου NMEA από υποτιθέμενη μετακίνηση εξοπλισμού σε εικονική παράλληλη θύρα ενώ κάθομαι στο γραφείο μου. Στην αρχή έψαχνα για διαφορετικό λογισμικό, σκέφτηκα ότι θα έβρισκα κάτι κατάλληλο, αλλά τα περισσότερα πληρώνονται και τα χειριστήρια εξομοίωσης δεδομένων δεν είναι πολύ βολικά, αν και μιμούνται σχεδόν όλες τις παραμέτρους του προτύπου NMEA. Χρειαζόμουν όμως κάτι απλό που να μιμείται τις συντεταγμένες, την ταχύτητα, βασικά τίποτα περισσότερο, και χρειαζόμουν αρκετά βολικούς και λογικούς ελέγχους. Έπρεπε λοιπόν να γράψω μια εφαρμογή αυτού του είδους σε C#.

Fly_nmea

NMEA ("National Marine Electronics Association") - το πλήρες όνομα είναι "NMEA 0183" - ένα πρωτόκολλο κειμένου για την επικοινωνία μεταξύ εξοπλισμού θαλάσσιων (συνήθως πλοήγησης).
Τα δεδομένα μεταδίδονται με τη μορφή προτάσεων. Η μορφή της πρότασης έχει ως εξής:
$AAAAA[,<данные>]*ωω , Οπου:
$ - σύμβολο έναρξης πρότασης (κωδικός 24h).
AAAAA - Διεύθυνση πέντε χαρακτήρων (όνομα) της προσφοράς.
[, <данные>] - λίστα πεδίων δεδομένων που χωρίζονται με κόμμα (κωδικός 2Сh).
* - σύμβολο αθροίσματος ελέγχου (κωδικός 2Ah).
ωω - άθροισμα ελέγχου.

Παράδειγμα πρότασης:
GGA – Δεδομένα τοποθεσίας GPS
Χρόνος, τόπος και δεδομένα που σχετίζονται με την παρατήρηση.
$GPGGA,hhmmss.sss,llll.ll,a,yyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxx*ωω

Χρειαζόταν να μιμηθεί τέσσερις γραμμές:

GLL – Συντεταγμένες τοποθεσίας
GSV – Ορατοί δορυφόροι
RMC – Συνιστώμενο ελάχιστο σύνολο δεδομένων για GPS και GLONASS
GSA - Συντελεστής υποβάθμισης ακρίβειας που χρησιμοποιείται για δορυφόρους πλοήγησης

Η εξομοίωση οργανώνεται με την ακόλουθη σειρά:

ορίσαμε τις αρχικές συντεταγμένες στο σύστημα WGS-84
μετά πάμε σε μια επίπεδη προβολή, για παράδειγμα Mercator (για τη μετατροπή συντεταγμένων χρησιμοποίησα μια έτοιμη βιβλιοθήκη σε C#)
Γνωρίζοντας τις επίπεδες συντεταγμένες x, y, h, υλοποιούμε τη φυσική της κίνησης του αεροσκάφους χρησιμοποιώντας μεταβλητές παραμέτρους μέσω μιας γραφικής διεπαφής, όπως: roll, pitch, speed
μετατρέψτε τις επίπεδες συντεταγμένες σε συντεταγμένες B, L, H του συστήματος WGS-84
σχηματίζουμε ένα πακέτο τυπικών μηνυμάτων NMEA από τις απαιτούμενες τέσσερις γραμμές
στείλτε τα στην εικονική παράλληλη θύρα

Fly_nmea + Αισθητήρας Android

Για πιο βολική δοκιμή, προσάρμοσα επίσης τη λήψη δεδομένων από αισθητήρες Android (γωνίες κλίσης). Το Android στέλνει δύο γραμμές όπως:

"Γωνία:\t236.04152\t-1.0\t-3.0"
"Λογ.:\t-0.46309182\t-0.14982383\t-10.56939"

Στην εφαρμογή εξομοίωσης τα αποδέχομαι και με βάση τις γωνίες κλίσης αλλάζω τις παραμέτρους:

Πίσσα

Στην εφαρμογή εξομοίωσης, μπορείτε να μεταβείτε από τον έλεγχο μέσω της διεπαφής του προγράμματος στον αισθητήρα Android.

Σύνδεση Fly_nmea

Για την εξομοίωση των θυρών COM, ο εξομοιωτής εικονικών σειριακών θυρών είναι επίσης χρήσιμος, θα χρειαστεί να διαμορφώσετε τη σύνδεση δύο εικονικών θυρών COM, για παράδειγμα: COM1<->COM6 και το πρόγραμμα Fly_nmea θα στείλει δεδομένα στο COM6 και στο COM1 ένα πρόγραμμα που χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο NMEA θα τα λάβει.

συμπέρασμα

Γενικά, αφιέρωσα περισσότερο χρόνο ψάχνοντας για τέτοιο λογισμικό, και μη βρίσκοντας κάτι που θα με ικανοποιούσε πλήρως, το έγραψα γρήγορα μόνος μου. Εκτός από το έργο στο οποίο δούλευα, κατάφερα επίσης να συνδέσω με μεγάλη επιτυχία τον εξομοιωτή με προγράμματα που κατανοούν το πρωτόκολλο NMEA, όπως το 2Gis και το SAS planet.

FlyNMEA και αισθητήρας android (έργο για τη μετάδοση δεδομένων από αισθητήρες μέσω UDP)

NMEA 0183(από " National Marine Electronics Association") - ένα πρότυπο που ορίζει ένα πρωτόκολλο κειμένου για την επικοινωνία θαλάσσιου (συνήθως πλοήγησης) εξοπλισμού (ή εξοπλισμού που χρησιμοποιείται σε τρένα) μεταξύ τους. Έγινε ιδιαίτερα δημοφιλές λόγω του πολλαπλασιασμού των δεκτών GPS που χρησιμοποιούν αυτό το πρότυπο.

Γενική άποψη γραμμών στο NMEA 0183

"$" ή "!" (εξάγωνο 24 ή εξάγωνο 21)
Αναγνωριστικό μηνύματος 5 γραμμάτων. Τα δύο πρώτα γράμματα είναι το αναγνωριστικό πηγής μηνύματος, τα επόμενα τρία γράμματα είναι το αναγνωριστικό μορφής μηνύματος, σύμφωνα με το πρωτόκολλο NMEA 0183 μιας συγκεκριμένης έκδοσης.
μια λίστα δεδομένων (γράμματα, αριθμοί και τελείες) που χωρίζονται με κόμμα. Εάν λείπουν δεδομένα μέσαγραμμές, κόμματα τοποθετούνται ακόμα (για παράδειγμα, ",""). Μερικά πεδία στο τέλοςγραμμές μπορεί να λείπουν εντελώς.
σύμβολο "*".
XOR οκτώ bit - το άθροισμα όλων των χαρακτήρων (συμπεριλαμβανομένων των "," και "^") στη γραμμή μεταξύ "$" και "*" που μετατρέπεται σε δύο κεφαλαίους χαρακτήρες ASCII για τη δεκαεξαδική αναπαράσταση του byte (0–9, A –ΣΤ) .
(hex 0D, hex 0A).

Το μέγιστο μήκος μηνύματος περιορίζεται στους 82 χαρακτήρες (NMEA 0183 rev 3.0)

Το πρότυπο περιγράφει περισσότερα από 250 αναγνωριστικά ακολουθίας NMEA. Το πρότυπο ορίζει τις ισοτιμίες ανταλλαγής δεδομένων στα 4800 baud. (Για ταχύτητες 38400 baud και υψηλότερες υπάρχει ένα εκτεταμένο πρότυπο NMEA-0183-HS).

Το πρότυπο σάς επιτρέπει να προσθέσετε τα δικά σας αναγνωριστικά ακολουθίας, τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά από τους κατασκευαστές για να μεταφέρουν πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία της συσκευής.

Συμβολοσειρά RMC (ειδικό παράδειγμα)

$GPRMC,hhmmss.sss,A,GGMM.MM,P,gggmm.mm,J,v.v, b.b, ddmmyy, x.x, n,m*hh

Τιμές πεδίου:

"GP" - αναγνωριστικό πηγής. στο παράδειγμα που δίνεται, αυτό είναι το GPS, "GL" - GLONASS, "GA" - Galileo, "GN" - GLONASS+GPS, κ.λπ.
"RMC" - "Προτεινόμενη ελάχιστη πρόταση C"
"hhmmss.sss" - χρόνος καθορισμού της τοποθεσίας σύμφωνα με το UTC: "hh" - ώρες, "mm" - λεπτά, "ss.sss" - δευτερόλεπτα. Η διάρκεια των κλασματικών δευτερολέπτων ποικίλλει. Τα προηγούμενα μηδενικά δεν παραλείπονται.
"A" - κατάσταση: "A" - τα δεδομένα είναι αξιόπιστα, "V" - αναξιόπιστα.
"GGMM.MM" - γεωγραφικό πλάτος. 2 ψηφία μοιρών ("GG"), 2 ψηφία ολόκληρων λεπτών, μια τελεία και ένα κλασματικό μέρος των λεπτών μεταβλητής διάρκειας. Τα προηγούμενα μηδενικά δεν παραλείπονται.
"P" - "N" για το βόρειο ή "S" για το νότιο γεωγραφικό πλάτος.
"gggmm.mm" - γεωγραφικό μήκος. 3 ψηφία μοιρών ("ggg"), 2 ψηφία ολόκληρων λεπτών, μια τελεία και ένα κλασματικό μέρος των λεπτών μεταβλητής διάρκειας. Τα προηγούμενα μηδενικά δεν παραλείπονται.
"J" - "E" για ανατολικά ή "W" για δυτικό γεωγραφικό μήκος.
"v.v" είναι η οριζόντια συνιστώσα της ταχύτητας σε σχέση με το έδαφος σε κόμβους. Αριθμός κινητής υποδιαστολής. Ακέραια και κλασματικά μέρη μεταβλητού μήκους.
"b.b" - γωνία τροχιάς (κατεύθυνση ταχύτητας) σε μοίρες. Αριθμός κινητής υποδιαστολής. Ακέραια και κλασματικά μέρη μεταβλητού μήκους. Η τιμή 0 αντιστοιχεί σε κίνηση προς τα βόρεια, 90 προς τα ανατολικά, 180 προς τα νότια, 270 προς τα δυτικά.
"ddmmyy" - ημερομηνία: ημέρα του μήνα, μήνας, τα τελευταία 2 ψηφία του έτους (απαιτούνται τα μηδενικά).
Το "x.x" είναι η μαγνητική απόκλιση σε μοίρες (συχνά λείπει), που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας κάποιο μοντέλο. Αριθμός κινητής υποδιαστολής. Ακέραια και κλασματικά μέρη μεταβλητού μήκους.
"n" - διεύθυνση μαγνητικής απόκλισης: για να ληφθεί μαγνητική πορεία, η μαγνητική απόκλιση πρέπει να είναι "E" - αφαιρεθεί, "W" - να προστεθεί στην πραγματική πορεία.
"m" - ένδειξη λειτουργίας: "A" - αυτόνομο, "D" - διαφορικό, "E" - προσέγγιση, "N" - αναξιόπιστα δεδομένα (συχνά λείπουν, αυτό το πεδίο συμπεριλαμβανομένου του κόμματος λείπει σε παλαιότερες εκδόσεις του NMEA).
"ωω" - άθροισμα ελέγχου.
- το byte είναι 0x0D.
- το byte είναι 0x0A.

Παραδείγματα συμβολοσειρών RMC

Παράδειγμα 1

$GPRMC,125504.049,A,5542.2389,N,03741.6063,E,0.06,25.82,200906,*17

Τιμές πεδίου:

12 ώρες 55 λεπτά 4.049 δευτερόλεπτα UTC
"Ενας αξιόπιστος
γεωγραφικό πλάτος 55° 42,2389", βόρεια
γεωγραφικό μήκος 37° 41.6063", ανατολικά
ταχύτητα 0,06 κόμβοι

Το NMEA (National Marine Electronics Association) 2000 είναι ένα πρότυπο μετάδοσης δεδομένων για εξοπλισμό πλοήγησης, επικοινωνιών και άλλου εξοπλισμού δικτύου πληροφοριών.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, το NMEA2000 χρησιμοποιείται σε θαλάσσιες εφαρμογές. Αυτό το πρωτόκολλο βασίζεται στο πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένων ΜΠΟΡΩ(Controller Area Network), που χρησιμοποιείται κυρίως στον αυτοματισμό πλοίων.

Η National Marine Electronics Association (NMEA) έχει αναπτύξει ένα ειδικό πρωτόκολλο για τη διασφάλιση της συμβατότητας μεταξύ ναυτιλιακών προϊόντων από διαφορετικούς κατασκευαστές.

Από την έναρξή του, το πρωτόκολλο NMEA έχει υποστεί αρκετές τροποποιήσεις για να συμπεριλάβει νέα πεδία και μηνύματα. Η τρέχουσα έκδοση που υποστηρίζουν οι περισσότεροι δέκτες είναι έκδοση 2.3, αν και έχει ήδη δημοσιευτεί περιγραφή του νέου έκδοση 3.0.

Μηνύματα NMEA

Το NMEA 2000 περιγράφει όχι μόνο τα δεδομένα που λαμβάνονται από, αλλά και τις μετρήσεις , , βαρόμετρα και άλλες συσκευές πλοήγησης που χρησιμοποιούνται στα πλοία. Η διεπαφή ανταλλαγής δεδομένων των περισσότερων φορητών δεκτών GPS υλοποιείται σύμφωνα με την προδιαγραφή NMEA. Τα περισσότερα προγράμματα πλοήγησης που παρέχουν προβολή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο υποστηρίζουν και «κατανοούν» το πρωτόκολλο NMEA. Αυτά τα δεδομένα περιέχουν τις πλήρεις μετρήσεις πλοήγησης του δέκτη GPS - θέση, ταχύτητα και χρόνος.

Η πλήρης προδιαγραφή μηνύματος NMEA δεν είναι δημόσια διαθέσιμη και δεν μπορεί να ληφθεί επίσημα ηλεκτρονικά. Οι επιμέρους ενότητες του, μια γενική περιγραφή του πρωτοκόλλου NMEA και τα πιο δημοφιλή μηνύματα βρίσκονται στο Διαδίκτυο. Μπορείτε να αγοράσετε επίσημα την τεκμηρίωση του NMEA στον ιστότοπο //www.nmea.org/.

Εξερχόμενα μηνύματα NMEA

Όλα τα μηνύματα NMEA αποτελούνται από ένα διαδοχικό σύνολο δεδομένων που χωρίζονται με κόμματα. Κάθε μεμονωμένο μήνυμα είναι ανεξάρτητο από τα άλλα και είναι εντελώς «πλήρες». Το μήνυμα NMEA περιλαμβάνει:

τίτλος,
ένα σύνολο δεδομένων που αντιπροσωπεύονται από χαρακτήρες ASCII,
Πεδίο «άθροισμα ελέγχου» για να ελέγξετε την ακρίβεια των μεταδιδόμενων πληροφοριών.

Επικεφαλίδα

Συνήθως, ο τίτλος αποτελείται από πέντε χαρακτήρες. Οι δύο πρώτοι χαρακτήρες καθορίζουν τον τύπο του μηνύματος και οι υπόλοιποι τρεις δηλώνουν το όνομά του. Για παράδειγμα, η κεφαλίδα των μηνυμάτων GPS NMEA ξεκινά με "GP". Τα μηνύματα που δεν περιγράφονται στην προδιαγραφή NMEA, αλλά εφαρμόζονται σε δέκτες GPS σύμφωνα με γενικούς κανόνες, έχουν ένα πρόθεμα "P" ακολουθούμενο από τρεις χαρακτήρες μοναδικούς για κάθε εταιρεία. Για παράδειγμα, τα μηνύματα NMEA έχουν το πρόθεμα "PGRM", Magellan - "PMGN".

Δεδομένα

Κάθε μήνυμα NMEA ξεκινά με "$", τελειώνει με "\n" (τροφοδοσία γραμμής) και δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 80 χαρακτήρες. Όλα τα δεδομένα περιέχονται σε μία γραμμή και χωρίζονται με κόμμα. Οι πληροφορίες παρουσιάζονται με τη μορφή κειμένου ASCII και δεν απαιτούν ειδική αποκωδικοποίηση. Εάν τα δεδομένα δεν χωρούν στους 80 χαρακτήρες που έχουν εκχωρηθεί, τότε "χωρίζονται" σε πολλά μηνύματα. Αυτή η μορφή σάς επιτρέπει να μην περιορίζετε την ακρίβεια και τον αριθμό των χαρακτήρων σε μεμονωμένα πεδία δεδομένων. Για παράδειγμα, το κλασματικό μέρος μιας τιμής συντεταγμένων μπορεί να αναπαρασταθεί με τρία ή τέσσερα δεκαδικά ψηφία, αλλά αυτό δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να επηρεάσει τη λειτουργία του λογισμικού, το οποίο εξάγει τα απαραίτητα δεδομένα από το μήνυμα κατά αριθμό πεδίου.

Πεδίο "Αθροισμα ελέγχου".

Στο τέλος του καθενός NMEAΤο μήνυμα περιέχει ένα πεδίο «άθροισμα ελέγχου», το οποίο διαχωρίζεται από τα δεδομένα με το σύμβολο «*». Εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επαλήθευση της ακεραιότητας και της εγκυρότητας κάθε ληφθέντος μηνύματος.

Εισερχόμενα μηνύματα NMEA

Το πρωτόκολλο NMEA 2000 υποστηρίζει όχι μόνο εξερχόμενα αλλά και εισερχόμενα μηνύματα, με τα οποία, για παράδειγμα, μπορείτε να ενημερώσετε ή να προσθέσετε σημεία διαδρομής. Αυτά τα μηνύματα πρέπει να είναι αυστηρά μορφοποιημένα σε μορφή NMEA, διαφορετικά θα αγνοηθούν.

λίστα μηνυμάτων

Το πρωτόκολλο NMEA περιγράφει μια μεγάλη λίστα διαφορετικών μηνυμάτων, από τα οποία υπάρχουν δύο δωδεκάδες που χρησιμοποιούνται ενεργά στον εξοπλισμό πλοήγησης. Λόγω της μεγάλης δημοτικότητας και της απλής παρουσίασης των δεδομένων, το πρωτόκολλο NMEA βρήκε εφαρμογή όχι μόνο σε θαλάσσιο εξοπλισμό, αλλά και σε γεωδαιτικούς, οικιακούς και αεροπορικούς δέκτες GPS.

AAM - Άφιξη στο σημείο
ALM - Δεδομένα Αλμανάκ
APA – Δεδομένα αυτόματου πιλότου "A"
APB – Δεδομένα αυτόματου πιλότου «B»
BOD – Απόδοση στον προορισμό
DTM – Στοιχείο σε χρήση
GGA – Διορθωμένη ενημέρωση λύσης
GLL – Δεδομένα γεωγραφικού πλάτους και μήκους
GSA - Γενικές Δορυφορικές Πληροφορίες
GSV – Λεπτομερείς δορυφορικές πληροφορίες
MSK – Μεταφορά ελέγχου στον βασικό δέκτη
MSS – Βασική Κατάσταση Δέκτη

RMA – Προτεινόμενο σύνολο δεδομένων Loran
RMB – Συνιστώμενο σύνολο δεδομένων πλοήγησης GPS
RMC – Συνιστώμενο ελάχιστο σύνολο δεδομένων GPS
RTE – Πληροφορίες διαδρομής
VTG – Διάνυσμα κίνησης και ταχύτητας
WCV – Δεδομένα ταχύτητας κοντά στο σημείο
WPL – Δεδομένα σημείου πορείας
XTC – Σφάλμα εκτός διαδρομής
XTE – Μετρημένο σφάλμα εκτός τροχιάς
ZTG – ώρα UTC και χρόνος που απομένει μέχρι την άφιξη στον προορισμό
ZDA - Ημερομηνία και ώρα

Ορισμένα από τα μηνύματα NMEA ενδέχεται να περιέχουν τα ίδια πεδία δεδομένων ή να περιέχουν πλήρως τα δεδομένα άλλων, μικρότερων μηνυμάτων NMEA.

1. GGA – πληροφορίες για μια σταθερή λύση.

Το πιο δημοφιλές και πιο χρησιμοποιούμενο μήνυμα NMEA παρέχει πληροφορίες σχετικά με την τρέχουσα σταθερή λύση - οριζόντιες συντεταγμένες, τιμή υψομέτρου, αριθμό δορυφόρων που χρησιμοποιούνται και τύπο λύσης.

$GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0,9,545,4,M,46,9,M,*47Οπου:

Κεφαλίδα GGA – NMEA

123519 – ώρα UTC 12:35:19

4807.038, Β – Γεωγραφικό πλάτος, 48 μοίρες 7.038 λεπτά βόρειο γεωγραφικό πλάτος

01131.000, E – Γεωγραφικό μήκος, 11 μοίρες 31.000 λεπτά ανατολικό γεωγραφικό μήκος

1 – τύπος διαλύματος*, διάλυμα StandAlone

08 – αριθμός χρησιμοποιούμενων δορυφόρων

0,9 – γεωμετρικός παράγοντας, HDOP

545,4, M – υψόμετρο από την επιφάνεια της θάλασσας σε μέτρα

46,9, M – ύψος του γεωειδούς πάνω από το ελλειψοειδές WGS 84

[κενό πεδίο] – χρόνος που έχει παρέλθει από τη λήψη της τελευταίας διόρθωσης DGPS. Συμπληρώνεται όταν είναι ενεργοποιημένη η λειτουργία DGPS

[κενό πεδίο] – αριθμός αναγνώρισης του σταθμού βάσης. Συμπληρώνεται όταν είναι ενεργοποιημένη η λειτουργία DGPS.

* Τύποι λύσεων:

2. GSA - γενικές πληροφορίες για δορυφόρους

Αυτό το μήνυμα NMEA περιέχει μια λίστα δορυφόρων που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμό θέσης και τις τιμές των γεωμετρικών DOP που καθορίζουν την ακρίβεια του υπολογισμού θέσης. Οι παράμετροι DOP καθορίζονται από τη γεωμετρική διάταξη των δορυφόρων στον ουρανό. Όσο καλύτερα «κατανέμονται» οι δορυφόροι στον ουρανό, τόσο χαμηλότερο είναι το DOP και τόσο καλύτερη είναι η ακρίβεια θέσης. Η ελάχιστη τιμή PDOP (= 1) αντιστοιχεί σε μια κατάσταση όπου ένας δορυφόρος βρίσκεται ακριβώς πάνω από τον χρήστη και οι άλλοι 3 είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι σε επίπεδο ορίζοντα. Η τιμή PDOP υπολογίζεται ως η τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων των HDOP και VDOP.

$GPGSA,A,3,04,05,09,12,24,2.5,1.3,2.1*39Οπου:

Κεφαλίδα GSA – NMEA

A – τύπος επιλογής μεταξύ λύσεων 2D και 3D, Αυτόματο (A-auto, M-manual)

3 – τύπος λύσης, λύση 3D (1 – χωρίς λύση, 2 – λύση 2D, 3 – λύση 3D)

04.05… – Κωδικοί PRN που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό θέσεων δορυφόρων (12 πεδία)

2.5 – χωρικός γεωμετρικός παράγοντας, ΠΔΟΠ

1.3 – οριζόντιος γεωμετρικός παράγοντας, HDOP

2.1 – κατακόρυφος γεωμετρικός παράγοντας, VDOP

3. GSV – Λεπτομερείς πληροφορίες για δορυφόρους

Αυτό το μήνυμα NMEA περιέχει λεπτομερείς πληροφορίες για όλους τους δορυφόρους που παρακολουθούνται από τον πλοηγό GPS. Με βάση το όριο των 80 χαρακτήρων, ένα μήνυμα NMEA μπορεί να μεταδώσει δεδομένα μόνο για 4 δορυφόρους. Αντίστοιχα, 12 δορυφόροι απαιτούν 3 μηνύματα GSV. Το πεδίο SNR (Signal to Noise Ration) περιέχει τις τιμές των επιπέδων των σημάτων πλοήγησης που λαμβάνονται από δορυφόρους. Θεωρητικά, η τιμή του μπορεί να κυμαίνεται από 0 έως 99 και μετράται σε dB. Στην πραγματικότητα, το επίπεδο σήματος βρίσκεται στην περιοχή των 25 ... 35 dB. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι αυτή η παράμετρος δεν είναι απόλυτη και δεν είναι κατάλληλη για σύγκριση της ευαισθησίας δεκτών διαφορετικών μοντέλων και κατασκευαστών. Οι πλοηγοί GPS μπορούν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικούς αλγόριθμους για τον υπολογισμό του επιπέδου του λαμβανόμενου σήματος, γεγονός που οδηγεί σε διαφορετικά αποτελέσματα με τον ίδιο βαθμό ευαισθησίας των δεκτών. Για κάθε ορατό δορυφόρο GPS, μεταδίδεται ένα σύνολο πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένης της ισχύος σήματος, της γωνίας ανύψωσης και του αζιμουθίου του δορυφόρου. Ο αριθμός αυτών των "συνόλων" καθορίζεται από τον συνολικό αριθμό των ορατών δορυφόρων, η τιμή των οποίων μεταδίδεται σε ξεχωριστό πεδίο.

$GPGSV,2,1,08,01,40,083,46,02,17,308,41,12,07,344,39,14,22,228,45*75Οπου:

GSV – Κεφαλίδα NMEA

2 – αριθμός μηνυμάτων GSV στη συσκευασία

1 – αριθμός μηνύματος στη συσκευασία (από 1 έως 3)

08 – αριθμός ορατών δορυφόρων

01 – αριθμός δορυφόρου

40 – γωνία ανύψωσης, σε μοίρες

083 – αζιμούθιο σε μοίρες

46 – SNR, επίπεδο σήματος

Αυτό το μήνυμα NMEA περιέχει ολόκληρο το σύνολο των λεγόμενων δεδομένων "PVT". Το "PVT" είναι μια κοινή συντομογραφία για "θέση, ταχύτητα, χρόνος".

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022,4,084,4,230394,003,1,W*6AΟπου:

RMC – κεφαλίδα NMEA 123419 – ώρα UTC, 12:34:59

A – κατάσταση (A – ενεργό, V – παράβλεψη)

NMEA 0183– Πρωτόκολλο επικοινωνίας κειμένου που χρησιμοποιείται σε μονάδες λήψης GPS. Αυτό το πρότυπο δημιουργήθηκε για την επικοινωνία εξοπλισμού θαλάσσιας πλοήγησης. Το πρωτόκολλο προβλέπει τη μετάδοση εντολών κειμένου και μηνυμάτων χρησιμοποιώντας χαρακτήρες ASCII. Έτσι, για τη λήψη μηνυμάτων, αρκεί να χρησιμοποιήσετε τη σειριακή διεπαφή UART, ενώ όλα τα μηνύματα μπορούν να μεταδοθούν απευθείας στον υπολογιστή χρησιμοποιώντας τη θύρα COM, χωρίς όμως να ξεχνάμε την ανάγκη μετατροπής επιπέδων σήματος.

Η μονάδα GPS μεταδίδει μηνύματα διαφορετικών μορφών που περιέχουν διαφορετικά σύνολα δεδομένων: γεωγραφικό πλάτος και μήκος, ταχύτητα, κατεύθυνση, ώρα, αριθμός δορυφόρων κ.λπ. Τα μηνύματα μεταδίδονται διαδοχικά και χωρίζονται σε διάφορους τύπους η μορφή κάθε τύπου μηνύματος περιέχει αυστηρά καθορισμένες πληροφορίες στα πεδία του. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στη γενική δομή των μηνυμάτων που παράγει η μονάδα GPS.

$ - κάθε μήνυμα ξεκινά με αυτό το σύμβολο

Αυτό ακολουθείται από ένα αναγνωριστικό 5 χαρακτήρων κειμένου. Τα δύο πρώτα γράμματα υποδεικνύουν τον τύπο του συστήματος πλοήγησης, π.χ. "GP" - GPSή " GL" - Glonassκαι τα λοιπά. Οι επόμενοι 3 χαρακτήρες είναι το αναγνωριστικό μορφής μηνύματος, το οποίο καθορίζει πλήρως το περιεχόμενο των μετέπειτα μεταδιδόμενων δεδομένων. Για παράδειγμα "RMC"- αυτά είναι τα προτεινόμενα ελάχιστα δεδομένα, τα οποία περιέχουν πληροφορίες σχετικά με την ώρα και την ημερομηνία, το γεωγραφικό πλάτος και μήκος, την ταχύτητα, την πορεία και τη μαγνητική απόκλιση σε μοίρες (ενδέχεται να λείπουν). Ή "GSA", τα δορυφορικά δεδομένα θα μεταδοθούν εδώ. Η δομή των κύριων τύπων μηνυμάτων θα συζητηθεί παρακάτω.

Μετά ακολουθεί «,» - ένα κόμμα, μετά το οποίο ακολουθεί αμέσως το σώμα του μηνύματος με διάφορα δεδομένα, τα οποία χωρίζονται μεταξύ τους με το ίδιο κόμμα. Εάν ο μεταδιδόμενος αριθμός δεν είναι ακέραιος, τότε το διαχωριστικό μεταξύ του ακέραιου και του κλασματικού μέρους είναι μια τελεία «.» .

Το τέλος του σώματος του μηνύματος υποδεικνύεται με το σύμβολο «*» . Αυτό που ακολουθεί είναι το άθροισμα ελέγχου όλων των χαρακτήρων που περιέχονται μεταξύ "$" και "*", δηλαδή ολόκληρου του σώματος του μηνύματος, συμπεριλαμβανομένων των ίδιων των δεδομένων και των αναγνωριστικών στην αρχή του μηνύματος. Το άθροισμα ελέγχου υπολογίζεται ως το XOR (αποκλειστικό OR) όλων των δεκαεξαδικών κωδικών ASCII των χαρακτήρων του μηνύματος.

Και στο τέλος κάθε μηνύματος πρέπει να υπάρχουν χαρακτήρες νέας γραμμής

Ας δούμε τον σκοπό και τη δομή των διαφόρων τύπων μηνυμάτων.

R.M.C.– συνιστώμενα ελάχιστα δεδομένα πλοήγησης. Το μήνυμα περιέχει τον ελάχιστο απαιτούμενο όγκο πληροφοριών. Αυτά τα δεδομένα περιλαμβάνουν γεωγραφικό πλάτος και μήκος, ημερομηνία και ώρα και ταχύτητα. Για πολλές εργασίες, δεν χρειάζονται περισσότερες, για παράδειγμα, στη μονάδα Quectel L50Απενεργοποίησα τη μετάδοση όλων των άλλων τύπων μηνυμάτων, καθώς δεν χρειάζομαι απολύτως πληροφορίες σχετικά με τους δορυφόρους και το επίπεδο των σημάτων τους. Και η λήψη περιττών πληροφοριών απαιτεί περιπλοκή του προγράμματος για την επεξεργασία αυτών των δεδομένων. Η δομή του μηνύματος έχει ως εξής:

$GPRMC χμμμς.σσς,ΕΝΑ,ηδμμ.μμμ,Ν,ηδμμ. μμμμ , μι, v.v.ντο. ντο, ημμμυυυυ,x.x,n,Μ*ωω

Αυτό το μήνυμα περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:

GPRMC– Δορυφορικό σύστημα GPS, αναγνωριστικό μηνύματος RMC
χμμμς.σσς– χρόνος (μέσος χρόνος Γκρίνουιτς), όπου ωω – ώρες, mm – λεπτά, σσ.σσ. – δευτερόλεπτα
ΕΝΑ– τα δεδομένα είναι αξιόπιστα ή V– τα δεδομένα είναι αναξιόπιστα. Σύμβολο ΕΝΑθα παρέχεται το μήνυμα ότι υπάρχει αξιόπιστη λήψη σημάτων από δορυφόρους που είναι απαραίτητα για τον υπολογισμό των δεδομένων θέσης. Σύμβολο Vθα συμβεί όταν ο δέκτης δεν βλέπει τους δορυφόρους ή όταν ο αριθμός των δορυφόρων που βρέθηκαν δεν είναι αρκετός για να υπολογίσει με σιγουριά τις συντεταγμένες. Για παράδειγμα, εάν ενεργοποιήσετε τη μονάδα GPS κάπου σε ένα πάνελ και μακριά από τα παράθυρα, πιθανότατα θα δείτε το σύμβολο Vστο ληφθέν μήνυμα.
ηδμμ.μμμ– γεωγραφικό πλάτος, μοίρες και λεπτά
Νή μικρό- βόρεια ή νότια. Το ημισφαίριο στο οποίο βρίσκεστε. Αν είσαι στην Αυστραλία θα δείξει μικρό. Στο Αικατερινούπολη, η μονάδα GPS μου δίνει Ν.
ηδμμ.μμμ– γεωγραφικό μήκος, μοίρες και λεπτά
μιή W– δυτικό ή ανατολικό ημισφαίριο
v.v– ταχύτητα σε κόμβους
ντο. ντο– κατευθύνεται πάνω από το έδαφος σε μοίρες. Κατά τη μετακίνηση προς τα βόρεια θα είναι 0 βαθμοί.
ημμμυυυυ- ημερομηνία
x.x– μαγνητική απόκλιση
n– κατεύθυνση μαγνητικής απόκλισης. Δεν μπορώ να εξηγήσω τίποτα για αυτές τις δύο τελευταίες παραμέτρους. Για παράδειγμα η ενότητα μου GPS Quectel L50κατά τη διάρκεια της υποδοχής στο διαμέρισμα, αυτά τα δεδομένα δεν εμφανίστηκαν καθόλου στο παράθυρο, απλώς παραλείφθηκαν.
Μ– λειτουργία πλοήγησης: Ν– ανακριβή στοιχεία, ΕΝΑ- αυτόνομο, ρε– διαφορικό

Ακολουθεί ένα παράδειγμα μηνύματος RMC:

$GPRMC,105954.000,A,3150.6731,N,11711.9399,E,0.00,96.10,250313,A*53

GMT 10h 59m 54s
ΕΝΑ– τα δεδομένα είναι αξιόπιστα
Γεωγραφικό πλάτος 31 μοίρες και 50,6371 λεπτά
Ν– βόρεια
Γεωγραφικό μήκος 117 μοίρες 11,9399 λεπτά
μι– ανατολική
Ταχύτητα 0,00 κόμβοι
Καλά 96,1 μοίρες
ημερομηνία 25 Μαρτίου 2013
Στοιχεία για μαγνητική απόκλισηκανένας
Λειτουργία - αυτονόμος
Άθροισμα ελέγχου χαρακτήρων μηνύματος 0×053

Εδώ πρέπει να σημειωθεί ένα σημείο. Τα δεδομένα γεωγραφικού πλάτους και μήκους περιέχουν ένα κλασματικό μέρος των λεπτών, το οποίο δεν αντιστοιχεί καθόλου στον αριθμό των «δευτερόλεπτων», καθώς είναι δεκαδικό κλάσμα. Τα προγράμματα GPS που δοκίμασα δείχνουν τις συντεταγμένες στον χάρτη με ακρίβεια. Αλλά αν εισαγάγετε αυτούς τους αριθμούς στη γραμμή αναζήτησης των Χαρτών Google, η τοποθεσία στον χάρτη θα απέχει αρκετά χιλιόμετρα από την πραγματική. Κατά την εισαγωγή των λαμβανόμενων συντεταγμένων σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να διαιρέσετε το κλασματικό τμήμα του γεωγραφικού πλάτους και μήκους με το 60 για να μετατρέψετε αυτούς τους αριθμούς σε "δευτερόλεπτα". Όταν συνέδεσα για πρώτη φορά τη μονάδα Quectel L50 και εισήγαγα τις ληφθείσες συντεταγμένες γεωγραφικού πλάτους και μήκους στη γραμμή αναζήτησης των χαρτών Google, έλαβα μια θέση στον χάρτη με ένα σημαντικό σφάλμα ο χάρτης έδειχνε ένα μέρος κάπου στην περιοχή Uralmash.

Ακολουθούν ορισμένοι άλλοι τύποι μηνυμάτων που χρησιμοποιούνται σε αυτό το πρωτόκολλο:

VTG- πραγματική κατεύθυνση πορείας και ταχύτητα εδάφους
ΓΓΑ- δεδομένα τελευταίας τοποθεσίας
Γ.Σ.Α.- δεδομένα για ενεργούς δορυφόρους
GSV- δεδομένα για ορατούς δορυφόρους, τη θέση και τους αριθμούς τους, καθώς και την ισχύ του σήματος
GLL- δεδομένα γεωγραφικού πλάτους, γεωγραφικού μήκους και χρόνου
ZDA- πληροφορίες ώρας και ημερομηνίας

Δεν μπήκα σε λεπτομέρειες σχετικά με το τι αποτελείται κάθε μήνυμα, στο τέλος του άρθρου δίνεται ένας σύνδεσμος προς ένα έγγραφο που περιγράφει το πρωτόκολλο. Ένας συγκεκριμένος τύπος μονάδας GPS ενδέχεται να μην μεταδίδει όλα τα δεδομένα που αναφέρονται. Μπορείτε να απενεργοποιήσετε ή να ενεργοποιήσετε τη μεταφορά διαφόρων τύπων δεδομένων, καθώς και να ορίσετε την περίοδο για την παράδοσή τους. Για να διαμορφώσετε τη μονάδα, υπάρχουν ειδικές εντολές που ξεκινούν με ένα αναγνωριστικό $PSRFxxx, Οπου xxxκαθορίζει τον τύπο και τη μορφή της εντολής, όπως και στα εξερχόμενα μηνύματα.

Για παράδειγμα, η εντολή $PSRF100.0.9600.8.1.0*0C ορίζει το πρωτόκολλο επικοινωνίας και διαμορφώνει τις παραμέτρους της σειριακής θύρας.

100 $ PSRF -εγγενές αναγνωριστικό εντολής πρωτοκόλλου SIRF
0 – δυαδικό πρωτόκολλο SIRF, 1 – Πρωτόκολλο NMEA
9600 – ταχύτητα bit/sec
8 bit δεδομένων
1 σταματήστε λίγο
0 – Ο έλεγχος ισοτιμίας είναι απενεργοποιημένος

Ομάδα $PSRF103.00.00.02.01*26 διαμορφώνει τις παραμέτρους εξόδου για διάφορους τύπους μηνυμάτων μονάδας:

$PSRF103– Αναγνωριστικό εντολής εγγενούς πρωτοκόλλου SIRF
τότε μετά την υποδιαστολή υπάρχουν δύο ψηφία που καθορίζουν τον τύπο του προσαρμοσμένου μηνύματος: 00 - GGA
01 - GLL
02 - ΓΣΑ
03 - GSV
04 - RMC
05 - VTG
τα επόμενα δύο ψηφία διαμορφώνουν τη σειρά με την οποία εκδίδονται τα μηνύματα, για παράδειγμα: 00 - περιοδικά
01 - κατόπιν αιτήματος
Οι ακόλουθοι αριθμοί ορίζουν την περίοδο του μηνύματος σε δευτερόλεπτα: 00 = Off (τα μηνύματα είναι απενεργοποιημένα)
1-255 – διάστημα μεταξύ μηνυμάτων αυτού του τύπου σε δευτερόλεπτα
τότε η μετάδοση αθροίσματος ελέγχου είναι ενεργοποιημένη/απενεργοποιημένη στο μήνυμα NMEA που μεταδίδεται από τη μονάδα: 00 – η μετάδοση αθροίσματος ελέγχου είναι απενεργοποιημένη
01 – το άθροισμα ελέγχου μεταδίδεται
μετά τον χαρακτήρα «*», όπως στο εξερχόμενο μήνυμα NMEA, μεταδίδεται ένα άθροισμα ελέγχου και οι χαρακτήρες τροφοδοσίας γραμμής.

Αυτό είναι το μόνο που ήθελα να περιγράψω εν συντομία σχετικά με το πρωτόκολλο NMEA 0183 και τις εντολές ελέγχου της μονάδας στο chipset SIRF. Μια πιο λεπτομερής αποκωδικοποίηση όλων αυτών των μηνυμάτων και εντολών δίνεται, για παράδειγμα, στην περιγραφή του πρωτοκόλλου μονάδας Quectel L50, το οποίο μπορείτε να λάβετε από τον παρακάτω σύνδεσμο.

Περιγραφή του πρωτοκόλλου NMEA.

Υλοποίηση σε δέκτες Garmin και GlobalSat

Εισαγωγή

Η National Marine Electronics Association (NMEA) έχει αναπτύξει ένα ειδικό πρωτόκολλο για τη διατήρηση της συμβατότητας μεταξύ εξοπλισμού θαλάσσιας πλοήγησης διαφορετικών κατασκευαστών. Αυτό το πρωτόκολλο NMEA περιγράφει όχι μόνο δεδομένα που λαμβάνονται από δέκτες GPS, αλλά και μετρήσεις από σόναρ, ραντάρ, ηλεκτρονικές πυξίδες, βαρόμετρα και άλλες συσκευές πλοήγησης που χρησιμοποιούνται σε θαλάσσια σκάφη. Η διεπαφή ανταλλαγής δεδομένων των περισσότερων φορητών δεκτών GPS υλοποιείται σύμφωνα με την προδιαγραφή NMEA. Τα περισσότερα προγράμματα πλοήγησης που παρέχουν προβολή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο υποστηρίζουν και «κατανοούν» το πρωτόκολλο NMEA. Αυτά τα δεδομένα περιέχουν τις πλήρεις μετρήσεις πλοήγησης του δέκτη GPS - θέση, ταχύτητα και χρόνος. Όλα τα μηνύματα NMEA αποτελούνται από ένα διαδοχικό σύνολο δεδομένων που χωρίζονται με κόμματα. Κάθε μεμονωμένο μήνυμα είναι ανεξάρτητο από τα άλλα και είναι εντελώς «πλήρες». Ένα μήνυμα NMEA περιλαμβάνει μια κεφαλίδα, ένα σύνολο δεδομένων που αντιπροσωπεύονται από χαρακτήρες ASCII και ένα πεδίο αθροίσματος ελέγχου για τον έλεγχο της εγκυρότητας των μεταδιδόμενων πληροφοριών. Η κεφαλίδα των τυπικών μηνυμάτων NMEA αποτελείται από 5 χαρακτήρες, εκ των οποίων οι δύο πρώτοι καθορίζουν τον τύπο του μηνύματος και οι υπόλοιποι τρεις υποδεικνύουν το όνομά του. Για παράδειγμα, όλα τα μηνύματα GPS NMEA έχουν το πρόθεμα "GP". Τα μηνύματα που δεν περιγράφονται στην προδιαγραφή NMEA, αλλά εφαρμόζονται σε δέκτες GPS σύμφωνα με γενικούς κανόνες, έχουν ένα πρόθεμα "P" ακολουθούμενο από τρεις χαρακτήρες μοναδικούς για κάθε εταιρεία. Για παράδειγμα, τα «εγγενή» μηνύματα NMEA της Garmin έχουν το πρόθεμα «PGRM», Magellan – «PMGN» Κάθε μήνυμα NMEA αρχίζει με «$», τελειώνει με «\n» («τροφοδοσία γραμμής») και δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 80 χαρακτήρες. . Όλα τα δεδομένα περιέχονται σε μία γραμμή και χωρίζονται μεταξύ τους με κόμμα. Οι πληροφορίες παρουσιάζονται με τη μορφή κειμένου ASCII και δεν απαιτούν ειδική αποκωδικοποίηση. Εάν τα δεδομένα δεν χωρούν στους 80 χαρακτήρες που έχουν εκχωρηθεί, τότε "χωρίζονται" σε πολλά μηνύματα NMEA. Αυτή η μορφή σάς επιτρέπει να μην περιορίζετε την ακρίβεια και τον αριθμό των χαρακτήρων σε μεμονωμένα πεδία δεδομένων. Για παράδειγμα, το κλασματικό μέρος της τιμής των συντεταγμένων μπορεί να αναπαρασταθεί με 3 ή 4 δεκαδικά ψηφία, αλλά αυτό δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να επηρεάσει τη λειτουργία του λογισμικού, το οποίο επιλέγει τα απαραίτητα δεδομένα από το μήνυμα κατά αριθμό πεδίου. Στο τέλος κάθε μηνύματος NMEA υπάρχει ένα πεδίο «άθροισμα ελέγχου» που διαχωρίζεται από τα δεδομένα με έναν χαρακτήρα «*». Εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επαλήθευση της ακεραιότητας και της εγκυρότητας κάθε ληφθέντος μηνύματος. Το πρωτόκολλο NMEA υποστηρίζει όχι μόνο εξερχόμενα, αλλά και εισερχόμενα μηνύματα, με τα οποία, για παράδειγμα, μπορείτε να ενημερώσετε ή να προσθέσετε σημεία διαδρομής. Αυτά τα μηνύματα πρέπει να δημιουργούνται αυστηρά σύμφωνα με τη μορφή NMEA, διαφορετικά απλά θα αγνοηθούν από τον δέκτη GPS. Αξίζει να σημειωθεί ότι δεν υποστηρίζουν όλα τα προγράμματα πλοήγησης και τα μοντέλα δεκτών αυτήν τη λειτουργία, καθώς χρησιμοποιούν πρωτόκολλα αποκλειστικής χρήσης κατασκευαστών - Garmin, Magellan κ.λπ. - για τη φόρτωση σημείων και διαδρομών. Από την έναρξή του, το πρωτόκολλο NMEA έχει υποστεί αρκετές τροποποιήσεις που σχετίζονται με την προσθήκη νέων πεδίων και μηνυμάτων. Η τρέχουσα έκδοση που υποστηρίζεται από τους περισσότερους δέκτες είναι η έκδοση 2.3, αν και μια νέα έκδοση 3.0 έχει ήδη δημοσιευτεί. Η πλήρης προδιαγραφή των μηνυμάτων NMEA δεν είναι δημόσια διαθέσιμη και δεν μπορεί να ληφθεί επίσημα σε ηλεκτρονική μορφή. Μπορείτε να αγοράσετε επίσημα τεκμηρίωση NMEA στη διεύθυνση http://www.nmea.org/.

λίστα μηνυμάτων

Το πρωτόκολλο NMEA περιγράφει μια μεγάλη λίστα διαφορετικών μηνυμάτων, από τα οποία μπορούν να εντοπιστούν δύο δωδεκάδες μηνύματα που χρησιμοποιούνται ενεργά στον εξοπλισμό πλοήγησης. Λόγω της μεγάλης δημοτικότητας και της απλής παρουσίασης δεδομένων, το πρωτόκολλο NMEA βρήκε εφαρμογή όχι μόνο σε θαλάσσιο εξοπλισμό, αλλά και σε γεωδαιτικούς, οικιακούς και αεροπορικούς δέκτες GPS.

AAM – Άφιξη στο σημείο

ALM - Δεδομένα Αλμανάκ

APA – Δεδομένα αυτόματου πιλότου "A"

APB – Δεδομένα αυτόματου πιλότου «B»

BOD – Απόδοση στον προορισμό

DTM – Στοιχείο σε χρήση

GGA – Διορθωμένη ενημέρωση λύσης

GLL – Δεδομένα γεωγραφικού πλάτους και μήκους

GSA - Γενικές Δορυφορικές Πληροφορίες

GSV – Λεπτομερείς δορυφορικές πληροφορίες

MSK – Μεταφορά ελέγχου στον βασικό δέκτη

MSS – Βασική Κατάσταση Δέκτη

RTE – Πληροφορίες διαδρομής VTG – Διάνυσμα κίνησης και ταχύτητας

WCV - Δεδομένα ταχύτητας κοντά στο σημείο

WPL – Δεδομένα σημείου πορείας

XTC – Σφάλμα εκτός διαδρομής

XTE – Μετρημένο σφάλμα εκτός τροχιάς

ZTG – ώρα UTC και χρόνος που απομένει μέχρι την άφιξη στον προορισμό

ZDA – Ημερομηνία και ώρα.

GGA - πληροφορίες σχετικά με μια σταθερή λύση.

$GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0,9,545,4,M,46,9,M,*47

Κεφαλίδα GGA – NMEA

123519 –Ώρα UTC 12:35:19

4807.038, Β – Γεωγραφικό πλάτος, 48 μοίρες 7.038 λεπτά βόρειο γεωγραφικό πλάτος

01131.000, E – Γεωγραφικό μήκος, 11 μοίρες 31.000 λεπτά ανατολικό γεωγραφικό μήκος

1 - διάλυμα τύπου, διάλυμα StandAlone

08 – αριθμός χρησιμοποιούμενων δορυφόρων

0,9 – γεωμετρικός παράγοντας, HDOP

545,4, M – υψόμετρο από την επιφάνεια της θάλασσας σε μέτρα

46,9, M – ύψος του γεωειδούς πάνω από το ελλειψοειδές WGS 84

GSA – γενικές πληροφορίες για δορυφόρους.

$GPGSA,A,3,04,05,09,12,24,2.5,1.3,2.1*39

Κεφαλίδα GSA – NMEA

A – τύπος επιλογής μεταξύ λύσεων 2D και 3D, Αυτόματο (A-auto, M-manual)

3 – τύπος λύσης, λύση 3D (1 – χωρίς λύση, 2 – λύση 2D, 3 – λύση 3D)

04.05… - Κωδικοί PRN που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό θέσεων δορυφόρων (12 πεδία)

2.5 – χωρικός γεωμετρικός παράγοντας, ΠΔΟΠ

1.3 – οριζόντιος γεωμετρικός παράγοντας, HDOP

2.1 – κατακόρυφος γεωμετρικός παράγοντας, VDOP

GSV - Λεπτομερείς πληροφορίες για δορυφόρους

$GPGSV,2,1,08,01,40,083,46,02,17,308,41,12,07,344,39,14,22,228,45*75

GSV – Κεφαλίδα NMEA

2 – αριθμός μηνυμάτων GSV στη συσκευασία

1 – αριθμός μηνύματος στη συσκευασία (από 1 έως 3)

08 – αριθμός ορατών δορυφόρων

01 – αριθμός δορυφόρου

40 – γωνία ανύψωσης, σε μοίρες

083 – αζιμούθιο σε μοίρες

46 – SNR, επίπεδο σήματος

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022,4,084,4,230394,003,1,W*6A

Κεφαλίδα RMC – NMEA

123419 – ώρα UTC, 12:34:59

A – κατάσταση (A – ενεργό, V – παράβλεψη)

4807.038,N – Γεωγραφικό πλάτος, 48 μοίρες 07.038 λεπτά βόρειο γεωγραφικό πλάτος

01131.000, E – Γεωγραφικό μήκος, 11 μοίρες 31.000 λεπτά ανατολικό γεωγραφικό μήκος

022,4 – Ταχύτητα, σε κόμβους

003.1, W – Μαγνητικές παραλλαγές

GLL - δεδομένα γεωγραφικού πλάτους και μήκους

Μήνυμα NMEA με τις συντεταγμένες γεωγραφικού πλάτους και μήκους και τον χρόνο στον οποίο υπολογίστηκε αυτή η λύση.

$GPGLL,4916.45,N,12311.12,W,225444,A,*31

GLL – Κεφαλίδα NMEA

4916,46, Β – γεωγραφικό πλάτος, 49 μοίρες 16,45 λεπτά βόρειο γεωγραφικό πλάτος

12311.12, W-γεωγραφικό μήκος, 123 μοίρες 11.12 λεπτά δυτικό γεωγραφικό μήκος

225444 – Χρόνος σταθεροποίησης σε κλίμακα ώρας UTC, 22:54:44

BOD - Αζιμούθιο στον προορισμό

Αυτό το μήνυμα NMEA υποδεικνύει το ρουλεμάν σε έναν προορισμό στη λειτουργία πλοήγησης.

$GPBOD,045.,T,023.,M,DEST,START*01

Κεφαλίδα BOD – NMEA

045.,T – αληθινή κατεύθυνση προς το σημείο

023.,M – μαγνητική κατεύθυνση προς ένα σημείο

DEST – αριθμός αναγνώρισης τελικού σημείου

START – αριθμός αναγνώρισης του σημείου εκκίνησης

$GPRMB,A,0,66,L,003,004,4917,24,N,12309,57,W,001,3,052,5,000,5,V*20

Κεφαλίδα RMB – NMEA

A – Τύπος δεδομένων, (A – ενεργό, V – παράβλεψη)

0,66,L – απόκλιση από την τροχιά. Η παράμετρος ορίζεται σε ναυτικά μίλια. (L – αριστερά, R – δεξιά)

003 - αριθμός αναγνώρισης σημείου εκκίνησης

004 - αριθμός αναγνώρισης τελικού σημείου

4917,24,N – τιμή γεωγραφικού πλάτους του τελικού σημείου, 49 μοίρες 17,24 λεπτά βόρειο γεωγραφικό πλάτος

12309,57, W – τιμή γεωγραφικού μήκους του τελικού σημείου, 123 μοίρες 09,57 λεπτά δυτικό γεωγραφικό μήκος

001,3 – απόσταση από το σημείο, σε ναυτικά μίλια

000,5 – ταχύτητα, σε κόμβους

V – πληροφορίες άφιξης (A – άφιξη, V – σημείο που δεν έχει φτάσει ακόμη)

RTE – Πληροφορίες διαδρομής

Το μήνυμα NMEA RTE εμφανίζει μια λίστα σημείων διαδρομής στην ενεργή διαδρομή. Υπάρχουν δύο τύποι μηνυμάτων RTE. Στην πρώτη περίπτωση, εμφανίζονται όλα τα σημεία διαδρομής. Στο δεύτερο, υπάρχει μόνο μια λίστα με τα εναπομείναντα σημεία που πρέπει ακόμα να επισκεφτείτε ενώ κινείστε κατά μήκος της διαδρομής. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το πρωτόκολλο NMEA έχει έναν περιορισμό σύμφωνα με τον οποίο το μήκος του μηνύματος δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 80 χαρακτήρες, ένα μήνυμα RTE μπορεί να αποτελείται από πολλές γραμμές.

$GPRTE,2,1,c,0,W3IWI,DRIVWY,32CEDR,32-29,32BKLD,32-I95,32-US1,BW-32,BW-198*69

Κεφαλίδα RTE – NMEA

2 – συνολικός αριθμός μηνυμάτων για εμφάνιση της πλήρους λίστας δεδομένων

1 – αριθμός μηνύματος από τη γενική λίστα

с – Τύπος μηνύματος RTE (с – πλήρης λίστα σημείων διαδρομής, w – λίστα σημείων που πρέπει να επισκεφτείτε)

0 – αναγνωριστικό διαδρομής

W3IWI,DRIVWY,.. - λίστα σημείων

Χαρακτηριστικά Garmin

Οι δέκτες Garmin υποστηρίζουν τα περισσότερα μηνύματα NMEA που περιέχουν μετρήσεις GPS, θέσεις και χρόνο - GGA, GLL, GSA, GSV, RMC. Καθώς και μηνύματα πλοήγησης – RMB, BOD

Για να εμφανίσετε αυτά τα μηνύματα, πρέπει να αλλάξετε τη διεπαφή στις ρυθμίσεις του δέκτη από "Garmin" σε "NMEA" και ενδεχομένως να ορίσετε την επιθυμητή ταχύτητα. Η ίδια ταχύτητα πρέπει να ρυθμιστεί στο πρόγραμμα πλοήγησης στις ρυθμίσεις της σειριακής θύρας στην οποία είναι συνδεδεμένος ο πλοηγός.

Δυστυχώς, οι δέκτες με θύρα USB δεν υποστηρίζουν το πρωτόκολλο NMEA, περιορίζοντας τις ρυθμίσεις του μόνο στο πρωτόκολλο Garmin.

Για να εμφανίσετε πληροφορίες που εισέρχονται στη σειριακή θύρα του υπολογιστή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πρόγραμμα τερματικού των Windows ή ένα από τα προγράμματα πλοήγησης που υποστηρίζει αυτήν τη δυνατότητα.

Ακολουθεί μια λίστα με τα μηνύματα NMEA του δέκτη Garmin eMap που περιέχονται σε μία εποχή.

$GPRMC,135412,A,5522.8973,N,03710.1401,E,0.0,0.0,190507,9.3,E,A*1F

$GPRMB,A,,A,A*0B

$GPGGA,135412,5522.8973,N,03710.1401,E,1,04,5,4,205,2,M,15,8,M,*4A

$GPGSA,A,3,08,13,23,25,5.7,5.4,1.0*3C

$GPGSV,3,1,11,02,15,267,00,03,11,085,45,04,05,236,00,08,39,233,00*77

$GPGSV,3,2,11,10,32,308,00,13,63,109,43,16,17,037,00,23,31,111,38*77

$GPGSV,3,3,11,24,09,343,00,25,66,077,44,27,69,229,00*46

$GPGLL,5522.8973,N,03710.1401,E,135412,A,A*43

$GPBOD,T,M,*47

$PGRME,19,1,M,15,2,M,25,3,M*15

$ PGRMZ, 673, f, 3*19

$ PGRMM, WGS 84*06

Εκτός από τα τυπικά μηνύματα NMEA, οι δέκτες Garmin εφαρμόζουν το δικό τους σύνολο μηνυμάτων, καθένα από τα οποία περιέχει ένα πρόθεμα "GRM" στην κεφαλίδα, ένα αναγνωριστικό "M" ή "Z" που προσδιορίζει τον τύπο δεδομένων και έναν χαρακτήρα για το όνομα.

PGRME – Εκτίμηση σφαλμάτων θέσης

$PGRME,15,0,M,45,0,M,25,0,M*1C

15.0,M – εκτίμηση του σφάλματος οριζόντιας τοποθέτησης, σε μέτρα

45,0,M – κατακόρυφη εκτίμηση σφάλματος, σε μέτρα

25,0,M – ισοδύναμο σφάλμα σφαιρικής τοποθέτησης

PGRMZ – μετρήσεις ύψους

$PGRMZ,93,f,3*21

93,f – τιμή ύψους, σε λίβρες

3 - συνθήκες μέτρησης θέσης (2 - ύψος που καθορίζεται από τον χρήστη,

3 – υψόμετρο υπολογισμένο με GPS)

PGRMM – τρέχον δεδομένο

$PGRMM,NAD27 Καναδάς*2F

NAD27 Canada – όνομα του τρέχοντος οριζόντιου σημείου

Χαρακτηριστικά Sirf

Τα τσιπ GPS της Sirf χρησιμοποιούνται σε διάφορους εξοπλισμούς πλοήγησης GPS, που κυμαίνονται από συμβατικές πλακέτες έως φορητούς πλοηγούς GPS και αυτοκινήτου. Αλλά σε αντίθεση με τους πλοηγούς, υποστηρίζουν μόνο μηνύματα NMEA που σχετίζονται με μετρήσεις GPS, υπολογισμούς θέσης και χρόνου - GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, VTG, ZDA.

Το "Sirf" υποστηρίζει επίσης πολλά "εισερχόμενα" μηνύματα NMEA που προορίζονται για διαμόρφωση και προσαρμογή διαφόρων παραμέτρων. Επιπλέον, το Sirf εφαρμόζει το δικό του δυαδικό πρωτόκολλο, το οποίο σας επιτρέπει να αλλάξετε σημαντικά περισσότερες ρυθμίσεις. Αυτά τα 5 "εισερχόμενα" μηνύματα NMEA, σύμφωνα με τους κανόνες, ξεκινούν με το πρόθεμα $PSFR. Όλα τα μηνύματα περιέχουν ένα σταθερό σύνολο δεδομένων και τελειώνουν με τον χαρακτήρα "\n" (τροφοδοσία γραμμής)

Για τη διαμόρφωση των παραμέτρων "Sirf", χρησιμοποιείται ένα ειδικό πρόγραμμα "SirfTech". Οι παράμετροι μηνύματος NMEA διαμορφώνονται σε ξεχωριστό στοιχείο μενού.

$GPGGA,100643.000,5522.9036,N,03710.1282,E,1.07,1.6,209,9,M,14,9,M,0000*52

$GPGSA,A,3,31,01,23,20,11,30,14,2.1,1.6,1.4*35

$GPGSV,3,1,12,20,84,187,41,01,49,067,46,23,46,238,45,31,45,073,50*7B

$GPGSV,3,2,12,11,25,194,34,13,16,240,04,15,319,30,17,14,273,21*7A

$GPGSV,3,3,12,30,10,026,33,14,05,063,22,05,04,009,25,25,03,195,*7F

$GPRMC,100643.000,A,5522.9036,N,03710.1282,E,0.16,119.11,200507,*0D

Όπως μπορείτε να δείτε από το παραπάνω παράδειγμα, οι εργοστασιακές ρυθμίσεις περιέχουν λιγότερα μηνύματα NMEA σε σύγκριση με τις ρυθμίσεις Garmin. Εάν είναι απαραίτητο, αυτό το σύνολο μπορεί να επεκταθεί ρυθμίζοντας την περίοδο στα μηνύματα NMEA που λείπουν.

$GPGGA,100833.000,5522.9076,N,03710.1270,E,1.07,1.3,222,4,M,14,9,M,0000*53

$GPGLL,5522.9076,N,03710.1270,E,100833.000,A*34

$GPGSA,A,3,31,01,23,20,11,30,17,2.1,1.3,1.6*31

$GPGSV,3,1,12,20,84,180,43,01,49,067,47,23,47,238,45,31,45,072,49*77

$GPGSV,3,2,12,11,24,193,26,13,16,240,26,04,15,319,24,17,13,273,31*78

$GPGSV,3,3,12,30,10,025,26,14,04,064,22,25,04,195,05,04,008,21*7C

$GPRMC,100833.000,A,5522.9076,N,03710.1270,E,0.18,4.86,200507,*00

$GPVTG,4,86,T,M,0,18,N,0,3,K*60

$GPZDA,100834.000,05/20/2007,*5A

PSFR100, PSFR102 – διαμόρφωση σειριακής θύρας

Ο αριθμός μηνύματος NMEA 100 χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της θύρας A, του μηνύματος 102 - θύρας Β. Το μήνυμα 100 έχει ένα πρόσθετο πεδίο που σας επιτρέπει να αλλάξετε τη διεπαφή στο δυαδικό πρωτόκολλο Sirf.

Αντίστοιχα, στο δυαδικό πρωτόκολλο υπάρχει μια εντολή που επαναφέρει τη θύρα σε μορφή NMEA. Πριν μεταβείτε στο δυαδικό πρωτόκολλο, πρέπει να καταλάβετε εάν υπάρχει πρόγραμμα που θα σας επιτρέψει να επαναφέρετε το πρωτόκολλο NMEA στο μέλλον.

$PSRF100.0.9600.8.1.0*0C

$PSRF102.9600.8.1.0*3C

PSRF100 – Κεφαλίδα NMEA

0 – παράμετρος που δείχνει σε ποια λειτουργία άλλαξε το πρωτόκολλο (0-Sirf, 1-NMEA)

9600 – ταχύτητα θύρας (4800, 9600, 19200, 38400)

8 – bit δεδομένων (7, 8)

1 – μπιτ στοπ (0,1)

0 – ζευγάρωμα (0 – κανένα, 1-μονό, 2-ζυγό)

PSFR101, PSFR104 – αρχικοποίηση παραμέτρων δέκτη

Τα μηνύματα NMEA με αριθμό 101 και 104 προορίζονται για την προετοιμασία παραμέτρων που προορίζονται για λήψη GPS. Ο προσδιορισμός αυτών των παραμέτρων μπορεί να επιταχύνει τον χρόνο απόκτησης των δορυφόρων GPS. Το μήνυμα 101 ορίζει τις τρέχουσες συντεταγμένες σε μορφή XYZ, το μήνυμα 104 - σε μορφή BLH (γεωγραφικό μήκος, γεωγραφικό πλάτος).

$PSRF101,-2686700,-4304200,3851624,95000,497260,921,12,3*22

$PSRF104.37.3875111.-121.97232.0.95000.237759.922.12.3*3A

PSRF101 – Κεφαλίδα NMEA

37,3875111 – γεωγραφικό πλάτος σε μοίρες

121,97232 – γεωγραφικό μήκος σε μοίρες

0 – ύψος, σε μέτρα

95000 – μετατόπιση ρολογιού

237759 – Χρόνος GPS, σε δευτερόλεπτα

922 – Αριθμός εβδομάδας GPS

12 – αριθμός καναλιών

3 – τύπος προετοιμασίας δεδομένων (1 – θερμή εκκίνηση, 2 – θερμή εκκίνηση, 3 – προετοιμασία δεδομένων, 4 – ψυχρή εκκίνηση με πλήρη εκκαθάριση δεδομένων, 8 – ψυχρή εκκίνηση με επαναφορά εργοστασιακών ρυθμίσεων)

PSFR103 – Διαμόρφωση δημιουργίας μηνυμάτων NMEA

Αυτό το μήνυμα NMEA σάς επιτρέπει να ορίσετε ή να υποβάλετε ερώτημα για την περίοδο δημιουργίας κάθε "εξερχόμενου" μηνύματος NMEA.

$PSRF103.05.00.01.01*20

PSRF103 – Κεφαλίδα NMEA

05 – τίτλος μηνύματος

01 – περίοδος, σε δευτερόλεπτα (0-255)

01 – παρουσία αθροίσματος ελέγχου (0 - ναι, 1 - όχι)

Αποτελέσματα πειράματος

Υπό κανονικές συνθήκες ορατότητας δορυφόρου, ο δέκτης Garmin eMap παράγει το ακόλουθο σύνολο μηνυμάτων NMEA:

$GPRMC,104644,A,5522.8965,N,03710.1389,E,0.0,0.0,200507,9.3,E,A*16

$GPRMB,A,,A,A*0B

$GPGGA,104644,5522,8965,N,03710,1389,E,1,07,1,2,186,6,M,15,8,M,*44

$GPGSA,A,3,01,04,13,16,20,23,31,2.1,1.2,1.7*35

$GPGSV,3,1,10,01,34,070,48,04,28,311,40,11,10,190,00,13,32,249,41*7E

$GPGSV,3,2,10,16,11,111,40,20,68,142,50,23,64,247,49,25,21,196,00*70

$GPGSV,3,3,10,30,05,012,00,31,36,055,52*7D

$GPGLL,5522.8965,N,03710.1389,E,104644,A,A*40

$GPBOD,T,M,*47

$PGRME,6,0,M,7,7,M,9,8,M*29

$PGRMZ,612,f,3*1E

$PGRMM,WGS 84*06

$GPRTE,1,1,c,*37

Από την ανάλυση των μηνυμάτων είναι σαφές ότι ο δέκτης παρακολουθεί αυτήν τη στιγμή 10 (GSV) δορυφόρους, εκ των οποίων οι 7 (GGA) χρησιμοποιούνται στον υπολογισμό θέσης. Το σφάλμα οριζόντιας τοποθέτησης είναι ίσο με 6 μέτρα (RME) και ο δείκτης τύπου λύσης είναι 1 (GGA)

Εάν δημιουργήσετε συνθήκες υπό τις οποίες δεν θα λαμβάνεται το σήμα GPS, τότε τα μηνύματα GGA θα περιέχουν "κενά" πεδία και η ένδειξη τύπου απόφασης θα λάβει την τιμή 0 (GGA)

$GPGGA,0,00,M,M,*66

$GPGSA,A,1,,*1E

Στην "κανονική" λειτουργία, τα μηνύματα RMB και BOD περιέχουν κενά πεδία. Μόλις το σημείο διαδρομής του Δρόμου επιλέχθηκε ως τελικός προορισμός, αυτά τα πεδία γεμίστηκαν με δεδομένα. Όπως προκύπτει από την ανάλυση του μηνύματος, η απόσταση από το σημείο είναι 1.620 μίλια, το αζιμούθιο κίνησης είναι 6,3 μοίρες (BOD). Ταυτόχρονα, το αζιμούθιο των μηνυμάτων BOD και RMB διαφέρει κατά 0,1 μοίρες.

$GPRMB,A,0,00,R,Road,5524.501,N,03710.445,E,1.620,6.4,V,A*59

$GPBOD,6,3,T,357,0,M,Δρόμος,*74

Αφού επιλεγεί η διαδρομή Home για πλοήγηση, η λίστα μηνυμάτων RTE εμφανίζει μια λίστα με όλα τα σημεία διαδρομής στη διαδρομή. Και στο μήνυμα RMB - αριθμοί αναγνώρισης των αρχικών και τελικών (επόμενων) σημείων της διαδρομής.

$GPRTE,1,1,c,HOME,SLOBODA,IERUSALIM,INSTITUT*01

$GPRMB,A,9,99,R,SLOBOD,IERUSAL,5555.237,N,03649.976,E,34.346,340,6,V,A*1F

συμπέρασμα

Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο χρήστης δεν χρειάζεται και δεν ενδιαφέρεται να γνωρίζει ποια δεδομένα μεταδίδονται και σε ποια πεδία. Τα περισσότερα προγράμματα πλοήγησης «αναλύουν» τα δεδομένα μηνυμάτων NMEA και τα παρουσιάζουν σε μια φιλική προς το χρήστη μορφή - γραφήματα, διαγράμματα, πίνακες κ.λπ.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα μηνύματα NMEA για χρήστες που θα ήθελαν να πραγματοποιήσουν έρευνα σχετικά με δεδομένα GPS, να υπολογίσουν εκτιμήσεις μετρήσεων που αποκτήθηκαν ή να αναλύσουν τη συμπεριφορά των δεκτών πλοήγησης υπό διάφορες συνθήκες. Υπάρχουν πολλά προγράμματα με τα οποία μπορείτε να λύσετε αυτά τα προβλήματα.

Ωστόσο, η μορφή NMEA δεν προορίζεται για βαθιά ανάλυση δεδομένων GPS, καθώς δεν περιέχει τις λεγόμενες "ακατέργαστες" μετρήσεις - ψευδο-εύρος, φάσεις, Doppler. Κάθε κατασκευαστής εξοπλισμού πλοήγησης έχει το δικό του «ανοιχτό» ή «κλειστό» πρωτόκολλο που εμφανίζει αυτές τις πληροφορίες

Το NMEA είναι μια απλή και κατανοητή μορφή που όχι μόνο επιτρέπει την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ δεκτών GPS και προγραμμάτων πλοήγησης, αλλά δίνει επίσης στους χρήστες μια ιδέα για τις αρχές λειτουργίας του εξοπλισμού δορυφορικής πλοήγησης.

Προσοχή!

Ένα άρθρο από την ιστοσελίδα " Πύλη GPS"

Ίσως είναι χρήσιμο να διαβάσετε: