Описание протокола NMEA 0183

NMEA 0183 (от «National Marine Electronics Association») — стандарт определяющий текстовый протокол связи навигационного оборудования. Стал особенно популярен в связи с распространением GPS-приёмников, использующих этот стандарт для передачи данных по шине UART.

Сообщения NMEA передаваемые GPS-модулем могут состоять из одной или нескольких строк.

Состав строк:

• Каждая строка начинается символом ‘$’.
• Далее следуют два символа источника данных и три символа идентификатора строки.
• После идентификатора следуют данные состоящие из параметров, разделённые запятыми.
• Завершают строку символ ‘*’, два символа контрольной суммы и символы «\r\n».

Источник данных:

Источник данных представлен двумя символами которые следуют за символом ‘$’.

• GP — информация получена от спутников GPS (США).
• GL — информация получена от спутников Глонасс (Россия).
• GA — информация получена от спутников Galileo (Европа).
• BD — информация получена от спутников Beidou (Китай).
• GQ — информация получена от спутников QZSS (Япония).
• GN — информация получена от спутников разных навигационных систем.

Идентификатор строки:

Идентификатор строки представлен тремя символами следующими за источником данных.

• GGA — Данные о последнем зафиксированном местоположении.
• GLL — Географические координаты.
• GSA — Информация об активных спутниках (участвующих в позиционировании).
• GSV — Информация о всех наблюдаемых спутниках.
• RMC — Рекомендуемый минимум навигационных данных.
• VTG — Скорость и курс относительно земли.
• ZDA — Дата и время.
• DHV — Информация о скорости движения GNSS приемника.
• GST — Статистика ошибок позиционирования.
• TXT — Текстовое сообщение.

Данные:

Данные состоят из параметров, разделённых запятыми. Тип и состав параметров зависит от идентификатора строки. Ниже рассмотрены параметры строк с разными идентификаторами.

Контрольная сумма:

Контрольная сумма представлена двумя символами следующими за символом ‘*’.

Контрольная сумма представляет из себя шестнадцатиричное представление результата операции XOR с байтами всех символов строки расположенных между ‘$’ и ‘*’, не включительно.

Состав сообщений:

Сообщения состоят из одной и более строк. Количество строк и их состав зависят от настроек GPS модуля.

При пользовании библиотекой iarduino_GPS_ATGM336, состав сообщений можно настроить функцией composition(), указав ей идентификаторы тех строк, которые требуется включить в состав сообщения отправляемого Trema GPS модулем ATGM336H.

Пример сообщений NMEA 0183:

Пример сообщения NMEA 0183 версии 4.1:

Отличия сообщений версий 2.0 и 4.0 от 4.1 рассмотрены в описаниях параметров строк.

Строка с идентификатором GGA содержит данные о последнем местоположении.

Пример строки GGA:

Назначение параметров строки GGA:

• 1 — Время UTC в формате «ЧЧММСС.ССС». В примере «102030.000» = 10ч., 20м., 30.000 сек.
• 2 — Широта в формате «ГГММ.МММММ». В примере «5546.95900» = 55°46.959′ = 55.78265°.
• 3 — Направление широты: ‘N’-север / ‘S’-юг. В примере ‘N’ — север.
• 4 — Долгота в формате «ГГГММ.МММММ». В примере «03740.69200» = 37°40.692′ = 37.6782°.
• 5 — Направление долготы: ‘E’-восток / ‘W’-запад. В примере ‘E’ — восток.
• 6 — Способ вычисления координат. В примере ‘1’ — автономно.
  • ‘0’ — недоступно.
  • ‘1’ — автономно.
  • ‘2’ — дифференциально.
  • ‘3’ — PPS.
  • ‘4’ — фиксированный RTK.
  • ‘5’ — не фиксированный RTK.
  • ‘6’ — экстраполяция.
  • ‘7’ — фиксированные координаты.
  • ‘8’ — режим симуляции.
• 7 — Количество активных спутников, от «00» до «12». В примере «08».
• 8 — Горизонтальный геометрический фактор ухудшения точности (HDOP). В примере «2.7».
• 9,10 — Высота над уровнем моря (geoid), единицы измерения высоты. В примере «142.0,M».
• 11,12 — Разница между эллипсоидом земли и уровнем моря (geoid), единицы измерения.
• 13 — Количество секунд прошедших с получения последней DGPS поправки (SC104).
• 14 — ID базовой станции предоставляющей DGPS поправки (если включено DGPS).

Примечание: В примере GPS-модуль не отправил значение параметров 13 и 14.

Строка с идентификатором GLL содержит географические координаты.

Пример строки GLL:

Назначение параметров строки GLL:

• 1 — Широта в формате «ГГММ.МММММ». В примере «5546.95900» = 55°46.959′ = 55.78265°.
• 2 — Направление широты: ‘N’-север / ‘S’-юг. В примере ‘N’-север.
• 3 — Долгота в формате «ГГГММ.МММММ». В примере «03740.69200» = 37°40.692′ = 37.6782°.
• 4 — Направление долготы: ‘E’-восток / ‘W’-запад. В примере ‘E’-восток.
• 5 — Время UTC в формате «ЧЧММСС.ССС». В примере «102030.000» = 10ч., 20м., 30.000 сек.
• 6 — Достоверность полученных координат. В примере ‘A’ — данные достоверны.
  • ‘A’ — данные достоверны.
  • ‘V’ — ошибочные данные.
• 7 — Способ вычисления координат. В примере ‘A’ — автономный.
  • ‘A’ — автономный.
  • ‘D’ — дифференциальный.
  • ‘E’ — аппроксимация.
  • ‘M’ — фиксированные данные.
  • ‘N’ — недостоверные данные.

Примечание: В сообщениях NMEA 0183 версии 2.2 строка содержит только 6 параметров.

Строка с идентификатором GSA содержит информацию об активных спутниках.

Пример строки GSA:

Назначение параметров строки GSA:

• 1 — Режим выбора формата 2D/3D: ‘A’-автоматический / ‘M’-ручной. В примере ‘A’ — автоматич.
• 2 — Режим выбранного формата ‘1’-нет решения / ‘2’-2D / ‘3’-3D. В примере ‘3’ — 3D.
• 3-14 — ID активного спутника. В примере указаны ID 6 спутников: «10», «16», «18», «20», «26», «27».
• 15 — Пространственный геометрический фактор ухудшения точности (PDOP). В примере «4.8».
• 16 — Горизонтальный геометрический фактор ухудшения точности (HDOP). В примере «2.0».
• 17 — Вертикальный геометрический фактор ухудшения точности (VDOP). В примере «4.3».
• 18 — Номер навигационной системы (1-GPS, 2-Glonass, 3-Galileo, 4-Beidu). В примере ‘1’.

Примечание: В одном сообщении NMEA 0183 отправляется сразу несколько строк GSA, по одной для каждой спутниковой навигационной системы используемой модулем.

В сообщениях NMEA 0183 версии 2.2 и 4.0 строка содержит только 17 параметров, а источник данных (два первых символа после ‘$’) указывает на конкретную спутниковую навигационную систему «GP», «GL», «GA», «BD», или «GQ», в отличии от версии 4.1, где источник данных для любой строки GSA указан как «GN», а спутниковая навигационная система определена в 18 параметре.

Строка с идентификатором GSV содержит информацию о всех наблюдаемых спутниках.

Пример строки GSV:

Пример строки в которой присутствует информация о 4 спутниках (максимальное количество):

Пример строки в которой присутствует информация только о 2 спутниках:

Назначение параметров строки GSV:

• 1 — Количество выводимых сообщений GSV для данной навигационной системы. В примере ‘3’.
• 2 — Номер сообщения GSV для данной навигационной системы. В 1 примере ‘1’, во втором ‘3’.
• 3 — Количество наблюдаемых спутников указанной навигационной системы. В примере «09».
• 4,5,6,7 — Данные о спутнике. В одной строке может быть от 0 до 4 блоков данных.
  Каждый блок данных состоит из 4 параметров:
  • ID спутника (от 1 до 255). ID не может быть равен ‘0’.
  • Угол возвышения спутника относительно модуля, в градусах («00»-горизонт / «90»-зенит).
  • Азимут положения спутника относительно модуля, в градусах («000» — «360»).
  • Уровень сигнала SNR (отношение сигнал/шум) в дБ («00» — «99»),
• 8 — Дополнительный параметр, присутствует в версии 4.1 и выше, значение всегда равно ‘0’.

Примечание: В одном сообщении NMEA 0183 отправляется сразу несколько строк GSA, от одной до нескольких строк для каждой спутниковой навигационной системы используемой модулем.

Источник данных (два первых символа после ‘$’) указывает на спутниковую навигационную систему «GP», «GL», «GA», «BD», или «GQ», к которой относятся данные о спутниках в строке. Для каждой навигационной системы в одном сообщении может быть указано несколько строк, их количество указано в первом параметре строки, а номер строки указан во втором параметре.

В сообщениях NMEA 0183 версии 4.1 добавлен один последний дополнительный параметр, значение которого всегда равно 0.

Строка с идентификатором RMC содержит рекомендуемый минимум навигационных данных.

Пример строки RMC:

Назначение параметров строки RMC:

• 1 — Время UTC в формате «ЧЧММСС.ССС». В примере «102030.000» = 10ч., 20м., 30.000 сек.
• 2 — Достоверность полученных координат. В примере ‘A’ — данные достоверны.
  • ‘A’ — данные достоверны.
  • ‘V’ — ошибочные данные.
• 3 — Широта в формате «ГГММ.МММММ». В примере «5546.95900» = 55°46.959′ = 55.78265°.
• 4 — Направление широты: ‘N’-север / ‘S’-юг. В примере ‘N’-север.
• 5 — Долгота в формате «ГГГММ.МММММ». В примере «03740.69200» = 37°40.692′ = 37.6782°.
• 6 — Направление долготы: ‘E’-восток / ‘W’-запад. В примере ‘E’-восток.
• 7 — Скорость в узлах. В примере «0.12» = 0.222 км/ч.
• 8 — Курс на истинный полюс в градусах. В примере «49.75» = 49.75°.
• 9 — Дата в формате «ДДММГГ». В примере «200220» = 20.02.20г.
• 10 — Магнитное склонение в градусах. Отсутствует в примере.
• 11 — Направление магнитного склонения: ‘E’-вычесть / ‘W’-прибавить. Отсутствует в примере.
• 12 — Способ вычисления координат (отсутствует в версии 2.2). В примере ‘A’ — автономный.
  • ‘A’ — автономный.
  • ‘D’ — дифференциальный.
  • ‘E’ — аппроксимация.
  • ‘M’ — фиксированные данные.
  • ‘N’ — недостоверные данные.
• 13 — Статус навигации (отсутствует в версиях 2.2 и 4.0). В примере ‘V’.

Примечание: В сообщениях NMEA 0183 версии 2.2 строка содержит только 11 параметров, а в версии 4.0 — 12 параметров.

Строка с идентификатором VTG содержит скорость и курс относительно земли.

Пример строки VTG:

Назначение параметров строки VTG:

• 1 — Курс на истинный полюс в градусах. В примере «49.75» = 49.75°.
• 2 — Флаг достоверности курса: ‘T’-True / ‘F’-False. В примере ‘T’-True.
• 3 — Магнитное склонение в градусах. Отсутствует в примере.
• 4 — ‘M’-Магнитный.
• 5,6 — Скорость, единицы измерения скорости. В примере «0.12,N» = 0.12 узлов.
• 7,8 — Скорость, единицы измерения скорости. В примере «0.12,K» = 0.22 км/ч.
• 9 — Способ вычисления скорости и курса (отсутствует в верс. 2.2). В примере ‘A’ — автономный.
  • ‘A’ — автономный.
  • ‘D’ — дифференциальный.
  • ‘E’ — аппроксимация.
  • ‘M’ — фиксированные данные.
  • ‘N’ — недостоверные данные.

Примечание: В сообщениях NMEA 0183 версии 2.2 строка содержит только 8 параметров.

Строка с идентификатором ZDA содержит дату и время.

Пример строки ZDA:

Назначение параметров строки ZDA:

• 1 — Время UTC в формате «ЧЧММСС.ССС». В примере «102030.000» = 10ч., 20м., 30.000 сек.
• 2 — День в формате «ДД». В примере «20» = 20 день месяца.
• 3 — Месяц в формате «ММ». В примере «02» = февраль.
• 4 — Год в формате «ГГГГ». В примере «2020» = 2020 год.
• 5 — Часовой пояс — часы в формате «ЧЧ». В примере «00» — без сдвига часов от UTC.
• 6 — Часовой пояс — минуты в формате «ММ». В примере «00» — без сдвига минут от UTC.

Строка с идентификатором DHV содержит информацию о скорости движения приемника.

Пример строки DHV:

Назначение параметров строки DHV:

• 1 — Время UTC в формате «ЧЧММСС.ССС». В примере «102030.000» = 10ч., 20м., 30.000 сек.
• 2 — Скорость 3D в м/с. В примере «0.08».
• 3 — Скорость ECEF-X в м/с. В примере «-0.179».
• 4 — Скорость ECEF-Y в м/с. В примере «0.105».
• 5 — Скорость ECEF-Z в м/с. В примере «0.071».
• 6 — Скорость в м/с. В примере «0.04».

Строка с идентификатором GST содержит статистику ошибок позиционирования.

Пример строки GST:

Назначение параметров строки GST:

• 1 — Время UTC в формате «ЧЧММСС.ССС». В примере «102030.000» = 10ч., 20м., 30.000 сек.
• 2 — Среднее квадратическое значение (RMS) стандартной девиации диапазонов в метрах.
• 3 — Ошибка элипса полуоси semi-major в метрах. Отсутствует в примере.
• 4 — Ошибка элипса полуоси semi-minor в метрах. Отсутствует в примере.
• 5 — Ошибка ориентации элипса полуоси semi-major в градусах. Отсутствует в примере.
• 6 — Ошибка широты в метрах. В примере «5.6» = ошибка широты до 5.6 м.
• 7 — Ошибка долготы в метрах. В примере «9.2» = ошибка долготы до 9.2 м.
• 8 — Ошибка высоты в метрах. В примере «10.1» = ошибка высоты до 10.1 м.

Строка с идентификатором TXT содержит текстовое сообщение.

Пример строки TXT:

Назначение параметров строки TXT:

• 1 — Количество строк с текстом данного текстового сообщения. В примере «01» = 1 строка.
• 2 — Номер строки с текстом данного текстового сообщения. В примере «01» = 1 строка.
• 3 — Идентификатор типа сообщения. В примере «01» — Предупреждение.
  • «00» — ошибка.
  • «01» — предупреждение.
  • «02» — уведомление.
  • «07» — пользовательское.
• 4 — Текстовое сообщение. В примере «ANTENNA OK».

Примечание: Текстовое сообщение может содержать пробелы и запятые.

Nmea windows com port

Описание: Программа «GNSS Data Interface» предназначена для обеспечения работоспособности «традиционных» навигационных программ, которые получают данные GPS/ГЛОНАСС через последовательный коммуникационный порт (COM порт).

Операционная система: Windows 7/8/10

Текущая версия программы: 1.2.0.2

Часто задаваемые вопросы: Читать

Скачать актуальную версию: GnssDataInterface v1.2.0.2.zip ( 1,46 МБ )

Программа «GNSS Data Interface» предназначена для обеспечения работоспособности «традиционных» навигационных программ, которые получают данные GPS/ГЛОНАСС через последовательный коммуникационный порт (COM порт).

Программа «GNSS Data Interface», далее «Программное Обеспечение» предоставляется «как есть», Вы пользуетесь им на собственный риск. Автор не предоставляет никаких других прямых и/или косвенных гарантий или условий. Лицензия на использование Программного Обеспечения предоставляется безвозмездно для использования только в личных целях. Вы вправе установить и использовать Программное Обеспечение одновременно на неограниченном числе компьютеров.

• Программа считывает данные с сенсора GNSS Geolocation Sensor (GPS + ГЛОНАСС) и передаёт их в формате NMEA в последовательный коммуникационный порт.
• В случае если навигационный сенсор выдаёт нативные данные в NMEA формате, таким образом, что в программе навигации мы будем иметь абсолютно всю информацию о спутниках (видимость, азимуты, уровни сигнала).
• В случае, если «родные» данные в NMEA формате не «отдаются» навигационным чипом, то программа производит эмуляцию всех необходимых NMEA данных, как положение/высота/скорость, так и «поддельную» информацию о спутниках (12 спутников).
  Например Broadcom чип в Asus VivoTab выдаёт данные в NMEA формате, а чип Ericsson в ноутбуках Lenovo нет
• Если пропадает сигнал со спутников или пропадает информация от GNSS сенсора, программа также производит эмуляцию NMEA данных, таким образом, что навигационная программа выдаёт сигнал «Потерян сигнал GPS».
• Из меню программы можно запускать любимую программу навигации, прописав её имя настройках программы, а также возможно настроить и автоматический запуск навигационной программы при старте программы GNSS Data Interface.
• Из меню программы можно открыть онлайн карты Google, Yandex, Bing, OpenStreetMap.
  Онлайн карты откроются в браузере по умолчанию с автоматическим указанием настоящего местоположения.
• Также есть возможность генерации файлов в формате GPX, KML (для Google Earth) с информацией о пройденным маршруте.
• Конфигурация программы производится через конфигурационный диалог (пункт в меню Options -> Setting, или через кнопку на тулбаре).
• В конфигурации программы можно настроить, в том числе, и автоматический запуск интерфейса с датчиком местоположения (GNSS), автоматическое открытие указанного COM порта.
• В «экспертной» конфигурации вывод NMEA данных поддерживается одновременно до четырех СОМ портов (т.е. нет необходимости использовать программы типа GPS Gate), а также и многое другое.

Инструкция по расширенной конфигурации и дополнительным возможностям:
GNSS Data Interface — extended configuration v1.0 (ru).pdf ( 80,43 КБ )