Fri Aug 20, 2021

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#gps

前言

因為工作上的需求，最近接觸到了 GNSS 模組。

維基百科是這樣說的。

衛星導航系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）是覆蓋全球的自主地利空間定位的衛星系統，允許小巧的電子接收器確定它的所在位置（經度、緯度和高度），並且經由衛星廣播沿著視線方向傳送的時間信號精確到10米的範圍內。接收機計算的精確時間以及位置，可以作為科學實驗的參考。

主要內容

NEO M8N GPS模組

https://www.ruten.com.tw/item/show?21550304728186

NMEA-0183

GGA

表示該語句為 GlobalPositioning System Fix Data(GGA) GPS定位信息

<1>	<2>	<3>	<4>	<5>	<6>	<7>	<8>	<9>	<10>	<11>	<12>
UTC時間	緯度	緯度方向	經度	經度方向	GPS狀態指示	正在使用的衛星數量	HDOP水平精度因子	海平面高度	地球橢球面相對大地水準面的高度	差分GPS信息	差分站ID號

GLL

表示該語句為 Geographic Position(GLL) 地理定位信息

<1>	<2>	<3>	<4>	<5>	<6>	<7>
緯度	緯度方向	經度	經度方向	UTC時間	定位狀態	校驗值

GSA

表示該語句為 GPSDOP and Active Satellites(GSA) 當前衛星信息

<1>	<2>	<3>	<4>	<5>	<6>
定位模式	當前狀態	PRN號	PDOP綜合位置精度因子	HDOP水平精度因子	VDOP垂直精度因子

GSV

表示該語句為 GPSSatellites in View(GSV) 可見衛星信息

<1>	<2>	<3>	<4>	<5>	<6>	<7>
GSV語句的總數目	當前GSV語句數目	顯示衛星的總數目	衛星的PRN號星號	衛星仰角	衛星鏇角	信噪比

MSS

表示該語句為 GPSSatellites in View(GSV) 可見衛星信息

RMC

表示該語句為 RecommendedMinimum Specific GPS/TRANSIT Data(RMC) 推薦最小定位信息

<1>	<2>	<3>	<4>	<5>	<6>	<7>	<8>	<9>	<10>	<11>
定位時UTC時間	狀態	緯度	緯度方向	經度	經度方向	速率,節	方位角	當前UTC日期	磁偏角	磁偏角方向

VTG

表示該語句為TrackMade Good and Ground Speed(VTG) 地面速度信息

<1>	<2>	<3>	<4>
真實方向	相對方向	步長 Knots	速率 km/h

GNGGA，GPGGA，BDGGA 傻傻分不清楚

即“混合定位”（多衛星系統）、“GPS定位”、“北斗定位”

BD,BDS: 北斗二代衛星系統
GP: GPS
GL: GLONASS
GA: Galileo
GN: GNSS, 全球導航衛星系統

GPS模組輸出

連接方式

指令

筆者是在 MacOS 的環境中進行測試的，只要打開終端機開啟正確的裝置即可。

1
screen -L /dev/tty.XXXX 9600

硬體識別

在開始接收之後，一開始會顯示該模組的相關資訊:

U-Blox 的歡迎訊息
硬體版本
在 FLASH 的韌體版本
在 ROM 的韌體版本
型號
通訊協定版本
GNSS 的配置
目前天線的配置
目前天線狀態
FLASH 資訊結構進入點
U-Blox 接收器配置

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$GNTXT,01,01,02,u-blox AG - www.u-blox.com*4E                         // U-Blox 的歡迎訊息
$GNTXT,01,01,02,HW UBX-M80xx 00080000 *43                             // 硬體版本
$GNTXT,01,01,02,EXT CORE 2.01 (75350) Oct 29 2013 16:15:41*5C         // 在 FLASH 的韌體版本
$GNTXT,01,01,02,ROM BASE 2.01 (75331) Oct 29 2013 13:28:17*44         // 在 ROM 的韌體版本
$GNTXT,01,01,02,MOD NEO-M8N-0*7A                                      // 型號
$GNTXT,01,01,02,PROTVER 15.00*01                                      // 通訊協定版本
$GNTXT,01,01,02,GNSS OTP:  GPS GLO, SEL:  GPS GLO*67                  // GNSS配置
$GNTXT,01,01,02,ANTSUPERV=AC SD PDoS SR*3E                            // 目前天線的配置
$GNTXT,01,01,02,ANTSTATUS=OK*25                                       // 目前天線狀態
$GNTXT,01,01,02,FIS 0xEF4015 (79189) found*2D                         // FLASH 資訊結構進入點
$GNTXT,01,01,02,LLC FFFFFFFF-FFFFFFED-FFFFFFFF-FFFFFFFF-FFFFFF69*3E   // U-Blox 接收器配置

定位資料

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$GNRMC,054539.00,A,2524.04132,N,12130.71568,E,0.059,,200821,,,A*67
$GNVTG,,T,,M,0.059,N,0.109,K,A*39
$GNGGA,054539.00,2524.04132,N,12130.71568,E,1,09,1.82,35.1,M,17.8,M,,*75
$GNGSA,A,3,05,20,29,30,02,13,,,,,,,2.93,1.82,2.29*19
$GNGSA,A,3,87,72,71,,,,,,,,,,2.93,1.82,2.29*1A
$GPGSV,4,1,13,02,63,084,43,05,49,332,43,06,26,113,,07,05,051,43*7F
$GPGSV,4,2,13,11,52,086,,12,06,223,,13,76,177,21,15,46,226,16*74
$GPGSV,4,3,13,20,45,025,43,24,00,195,,25,02,252,,29,33,309,44*75
$GPGSV,4,4,13,30,21,081,42*44
$GLGSV,2,1,06,65,27,246,,71,36,015,34,72,58,301,28,85,30,146,*6B
$GLGSV,2,2,06,86,79,105,,87,28,336,35*62
$GNGLL,2524.04132,N,12130.71568,E,054539.00,A,A*7B

座標轉換

由於模組的輸出是 $ddmm.mmmmm$ 格式，所以我們要再自行轉換為 $dd.dddddd$

轉換方式: $ dd + \dfrac {mm.mmmmm}{60} $

例:

假設我們收到的資料為 : 2524.04132N, 12130.71568E

轉換的方式則為 $25 + \dfrac {24.04132}{60} $, $121 + \dfrac {30.71568}{60}$

$ => 25.4006886667, 121.511928$

小結

本文僅先了解 GPS 模組基本輸出，尚未進行進一步的測試與研究。此外GPS模組輸出/定位資料章節的定位座標並非實際資料。

前言