基于单片机的GPS公交车报站系统毕业设计说明书

第三章 系统硬件设计 3、GPS信号接收机

GPS 信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号, 并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星 到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位置, 位置,甚至三维速度和时间。 静态定位中,GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变,接收机高精度 地测量GPS信号的传播时间,利用GPS卫星在轨的已知位置,解算出接收机天线所在位置的 三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机 所位于的运动物体叫做载体(如航行中的船舰,空中的飞机,行走的车辆等)。载体上 的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动,接收机用GPS信号实时地 测得运动载体的状态参数(瞬间三维位置和三维速度)。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。 3.5.3 GPS 输入输出语句说明

NMEA协议是为了在不同的GPS(全球定位系统)导航设备中建立统一的BTCM(海事无线电技术委员会)标准,由美国国家海洋电子协会(NMEA-The National Marine Electronics Associa-tion)制定的一套通讯协议。GPS接收机根据NMEA-0183协议的标准规范,将位置、速度等信息通过串口传送到PC机、PDA等设备。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。 NMEA-0183协议是GPS接收机应当遵守的标准协议,也是目前GPS接收机上使用最广泛的协议,大多数常见的GPS接收机、GPS数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。 NMEA-0183协议定义的语句非常多,但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等(见表3.5)。下面给出这些常用NMEA-0183语句的字段定义解释。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。 表3.5 信息简称

序号 1 2 3 4 5 6 命令 $GPGGA $GPGSA $GPGSV $GPRMC $GPVTG $GPGLL 说明 全球定位数据 卫星PRN数据 卫星状态信息 运输定位数据 地面速度信息 大地坐标信息 最大帧长 72 65 210 70 34 16

第三章 系统硬件设计 序号 7 命令 $GPZDA 说明 UTC时间和日期 最大帧长 注:发送次序$PZDA、$GPGGA、$GPGLL、$GPVTG、$GPGSA、$GPGSV*3、$GPRMC绅薮疮颧訝标販繯轅赛。 协议帧总说明:

该协议采用ASCII码,其串行通信默认参数为:波特率=4800bps,数据位=8bit,开始位=1bit,停止位=1bit,无奇偶校验。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。 帧格式形如:$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh 1、“$”——帧命令起始位

2、aaccc——地址域,前两位为识别符,后三位为语句名 3、ddd…ddd——数据 4、“*”——校验和前缀

5、hh——校验和(check sum),$与*之间所有字符ASCII码的校验和(各字节做异或运算,得到校验和后,再转换16进制格式的ASCII字符。)烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。 6、——CR(Carriage Return) + LF(Line Feed)帧结束,回车和换行鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。 ①、位置信息(GGA)

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

撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。 <1>UTC时间,hh mm ss格式(定位它的) <2>经度dd mm mmmm 格式(非0) <3>经度方向 N或S

<4>纬度ddd mm mmmm 格式(非0) <5>纬度方向E或W

<6>GPS状态批示0—未定位 1—无差分定位信息 2—带差分定位信息 <7>使用卫星号(00~08) <8>精度百分比 <9>海平面高度

<10>*大地随球面相对海平面的高度 <11>差分GPS信息 <12>差分站ID号 0000-123 ②、GPS DOP 和活动卫星

$GPGSA、<1>、<2>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<3>、<4>、<5>、<6>、*hh踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。 <1>模式M—手动,A—自动

<2>当前状态 1—无定位信息,2—2D 3—3D

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第三章 系统硬件设计 <3>PRN号01~32 <4>位置精度 <5>垂直精度 <6>水平精度

③、当前GPS卫星状态(GSV)

$GPGSV、<1>、<2>、<3>、<4>、<5>、<6>、<7><4>、<5>、<6>、<7>*hh

婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。 <1>GSV语句的总数目 <2>当前GSV语句数目 <3>显示卫星的总数目00~12 <4>卫星的PRV号星号 <5>卫星 仰角 <6>卫星 旋角 <7>信噪比

语句共两条,第条最多包括4颗星的处所。每个星有4个数据,即<4>—星号 <5>—仰角

④、最简特性(RMC)

推荐最小数据量的GPS信息(Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data)

譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。 $GPRMC、<1>、<2>、<3>、<4>、<5>、<6>、<7>、<8>、<9>、<10>、<11>、*hh

俦聹执償閏号燴鈿膽賾。 <1>定位时UTC时间hhmmss 格式 <2>状态A=定位V=导航 <3>经度ddmm.mmm 格式 <4>经度方向N 或S <5>纬度dddmm.mmmm <6>纬度方向E或W <7>速率

<8>方位敬爱(二维方向指向,相当于二维罗盘) <9>当前UTC日期ddmmyy 格式 <10>太阳方位 <11>太阳方向

⑤、VTG速度相对正北的方向

$GPVTG、<1>、T、<2>、M、<3>、N、<4>K*hh <1>真实方向<2>、相对方向<3>步长<4>速率

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第三章 系统硬件设计 例:$GPVTG,89.68,T,,M,0.00,N,0.0,K*5F

字段0:$GPVTG,语句ID,表明该语句为Track Made Good and Ground Speed(VTG)地面速度信息缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。 字段1:运动角度,000 - 359,(前导位数不足则补0) 字段2:T=真北参照系

字段3:运动角度,000 - 359,(前导位数不足则补0) 字段4:M=磁北参照系

字段5:水平运动速度(0.00)(前导位数不足则补0) 字段6:N=节,Knots

字段7:水平运动速度(0.00)(前导位数不足则补0) 字段8:K=公里/时,km/h 字段9:校验值

⑥、$GPGLL

例:$GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D

字段0:$GPGLL,语句ID,表明该语句为Geographic Position(GLL)地理定位信息骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。 字段1:纬度ddmm.mmmm,度分格式(前导位数不足则补0) 字段2:纬度N(北纬)或S(南纬)

字段3:经度dddmm.mmmm,度分格式(前导位数不足则补0) 字段4:经度E(东经)或W(西经) 字段5:UTC时间,hhmmss.sss格式 字段6:状态,A=定位,V=未定位 字段7:校验值

⑦、ALM(历书信息)格式

$GPALM、<1>、<2>、<3>、<4>、<5>、<6>、<7>、<8>、<9>、<10>、<11>、<12>、<13>、<14>、<15>、*hh癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。 如果板上的备用电池耗完,用此语句初始化信息

<1>在历书下传时能将历书总数传至GPS板上,当发送历书到GPS板上此字段可空或任意数。 <2>当前历书数20这个字段可为空或任意值; <3>卫星PRN数不清0到32

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