GPS串口报文NMEA格式，Python解析L76-gps数据流

Posted 2021-06-05 Mark_md

NMEA是现在GNSS（Global Navigation Satellite System）导航设备用作输出的统一标准，它有几种不同的格式，每种都是独立相关的ACSII字节流，使用,隔开。常用的格式有 GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG、ZDA、GST。

• 下面内容大多来源于L76产品手册，可能与标准NMEA有些许出入。
  移远L76-GNSS定位模组产品页

• Python解析GPS数据流主要依赖这几个开源库：
  pynmea2
  micropyGPS - 用于微型嵌入式microPython

• 另外GPS的数据流没有必要全部解析，往往只需要其中一组便可满足需求。所以完全可以通过字节匹配去简单处理单组报文，而不使用开源库。我个人最常用的是RMC，单组报文即包含：经纬度、UTC时间、UTC日期、速度和航向 等消息。

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L76-GNSS 模组的一组典型输出：（静止状态，速度为0）

$GNGGA,093100.000,3151.10397,N,11707.63497,E,1,11,2.6,214.7,M,-5.0,M,,*50
$GNGLL,3151.10397,N,11707.63497,E,093100.000,A,A*49
$GNGSA,A,3,02,05,12,20,25,,,,,,,,3.9,2.6,2.9,1*35
$GNGSA,A,3,10,13,28,33,38,41,,,,,,,3.9,2.6,2.9,4*36
$GPGSV,3,1,10,02,60,349,39,05,38,247,41,06,49,057,27,12,30,263,31,0*65
$GPGSV,3,2,10,13,,,24,17,17,143,,19,39,141,29,20,21,248,39,0*5F
$GPGSV,3,3,10,25,15,299,44,195,,,26,0*6C
$BDGSV,3,1,09,05,,,35,10,37,218,28,13,52,318,41,27,,,36,0*72
$BDGSV,3,2,09,28,48,323,46,33,73,210,33,38,61,342,42,40,,,37,0*42
$BDGSV,3,3,09,41,20,218,40,0*45
$GNRMC,093100.000,A,3151.10397,N,11707.63497,E,0.00,0.00,280521,,,A,V*08
$GNVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*23
$GNZDA,093100.000,28,05,2021,00,00*4D
$GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35

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GGA（用于输出GNSS 定位数据）

$GNGGA,093100.000,3151.10397,N,11707.63497,E,1,11,2.6,214.7,M,-5.0,M,,*50

$xxGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,*<15>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> UTC 时间，格式为hhmmss.ss。hh - 小时；mm - 分钟；ss.ss - 秒。
<2> 纬度，格式为ddmm.mmmm。dd - 度；mm.mmmm - 分。
<3> 北纬或南纬指示：N - 北纬；S - 南纬。
<4> 经度，格式为dddmm.mmmm。ddd - 度；mm.mmmm - 分。
<5> 东经或西经指示：E - 东经；W - 西经。
<6> 定位状态标识：0 - 无效；1 - 单点定位；2 - 差分定位。
<7> 参与定位的卫星数量。
<8> 水平精度因子，0.00 ~ 99.99，不定位时值为99.99。
<9> 椭球高，固定输出1 位小数。（天线离海平面的高度）
<10> 椭球高单位，固定填M。指单位米。
<11> 海平面分离度，固定输出1 位小数。（大地水准面高度）
<12> 海平面分离度单位，固定填M。指单位米。
<13> 差分校正时延，单位为秒；非差分定位时为空。
<14> 差分参考基站ID；非差分定位时为空。
<15> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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GLL（用于输出地理位置的经度/纬度数据）

$GNGLL,3151.10397,N,11707.63497,E,093100.000,A,A*49

$xxGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*<8>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> 纬度，格式为ddmm.mmmm。dd - 度；mm.mmmm - 分。
<2> 北纬或南纬指示：N - 北纬；S - 南纬。
<3> 经度，格式为dddmm.mmmm。ddd - 度；mm.mmmm - 分。
<4> 东经或西经指示：E - 东经；W - 西经。
<5> UTC 时间，格式为hhmmss.ss。hh - 小时；mm - 分钟；ss.ss - 秒。
<6> 位置有效标识：V - 无效；A - 有效。
<7> 定位系统模式标识：N - 未定位；A - 单点定位；D - 差分定位。
<8> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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GSA（用于输出GNSS 精度因子与有效卫星信息）

$GNGSA,A,3,02,05,12,20,25,,,,,,,,3.9,2.6,2.9,1*35

$xxGSA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*<8>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> 定位模式指定状态：M - 手动指定2D 或3D 定位；A - 自动切换2D 或3D 定位。
<2> 定位模式：1 - 未定位；2 - 2D 定位；3 - 3D 定位。
<3> sv1 ~ sv12。参与定位的卫星号：参与定位的卫星不足12 颗时不足的区域填空，多于12 颗只输出前12 颗卫星；GPS 卫星号为01 ~ 32；BD2 卫星号为01 ~ 37（BD2 PRN 号）。
<4> 位置精度因子，0.00 ~ 99.99，不定位时值为99.99。
<5> 水平精度因子，0.00 ~ 99.99，不定位时值为99.99。
<6> 垂向精度因子，0.00 ~ 99.99，不定位时值为99.99。
<7> NMEA 协议定义的GNSS 系统ID：1 - GPS 系统ID；4 - BD2 系统ID。
<8> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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GSV（用于输出可见GNSS 卫星的信息）

$GPGSV,3,1,10,02,60,349,39,05,38,247,41,06,49,057,27,12,30,263,31,0*65
$GPGSV,3,2,10,13,,,24,17,17,143,,19,39,141,29,20,21,248,39,0*5F
$GPGSV,3,3,10,25,15,299,44,195,,,26,0*6C
$BDGSV,3,1,09,05,,,35,10,37,218,28,13,52,318,41,27,,,36,0*72
$BDGSV,3,2,09,28,48,323,46,33,73,210,33,38,61,342,42,40,,,37,0*42
$BDGSV,3,3,09,41,20,218,40,0*45

$xxGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>*<9>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；GB - BD2 系统单独定位；（系统标识每条GSV 消息只包含4 颗卫星的信息）
<1> GSV 消息总数，最小值为1。
<2> 当前卫星系统GSV 消息的编号，最小值为1。
<3> 当前系统可见卫星的总数。
<4> 第1 ~ 第4 颗卫星的卫星号：GPS 卫星号为01 ~ 32；BD2 卫星号为01 ~ 37（BD2 PRN 号）。
<5> 第1 ~ 第4 颗卫星的仰角（0 ~ 90 度），固定输出2 位，不足2 位前面补零。
<6> 第1 ~ 第4 颗卫星的方位角（0 ~ 359 度），固定输出3 位，不足3 位前面补零。
<7> 第1 ~ 第4 颗卫星的载噪比（0 ~ 99dBHz），固定输出2 位，不足两位前面补零。未跟踪的卫星填空。
<8> NMEA 协议定义的信号ID（固定输出0）。
<9> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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RMC（用于输出推荐的最少数据）

$GNRMC,093100.000,A,3151.10397,N,11707.63497,E,0.00,0.00,280521,,,A,V*08

$xxRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>*<14>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> UTC 时间，格式为hhmmss.ss。hh - 小时；mm - 分钟；ss.ss - 秒。
<2> 位置有效标识：V - 无效；A - 有效。
<3> 纬度，格式为ddmm.mmmm。dd - 度；mm.mmmm - 分。
<4> 北纬或南纬指示：N - 北纬；S - 南纬。
<5> 经度，格式为dddmm.mmmm。ddd - 度；mm.mmmm - 分。
<6> 东经或西经指示：E - 东经；W - 西经。
<7> 地面速率，单位为节，固定输出3 位小数。
<8> 地面航向，单位为度，从北向起顺时针计算。
<9> UTC 日期，格式为ddmmyy：dd - 日；mm - 月；yy - 年。
<10> 磁偏角，固定填空。
<11> 磁偏角方向，固定填空。
<12> 定位模式标识：N - 未定位；A - 单点定位；D - 差分定位。
<13> 导航状态标志，固定输出’V’。V - 设备不提供导航状态信息。
<14> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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VTG（用于输出航迹向和地速）

$GNVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*23

$xxVTG,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>*<10>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> 以真北为参考基准的地面航向（0.000 ~ 359.999 度）。
<2> 航向标志，固定填T。
<3> 以磁北为参考基准的地面航向（0.000 ~ 359.999 度）。
<4> 航向标志，固定填M。
<5> 地面速率，单位为节。
<6> 速率单位，固定填N。
<7> 地面速率，单位为km/h。
<8> 速率单位，固定填K。
<9> 定位模式标识：N - 未定位；A - 单点定位；D - 差分定位。
<10> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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ZDA（用于输出日期和时间）

$GNZDA,093100.000,28,05,2021,00,00*4D

$xxZDA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>*<7>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> UTC 时间，格式为hhmmss.ss。hh - 小时；mm - 分钟；ss.ss - 秒。
<2> UTC 日，两位数字，01 ~ 31。
<3> UTC 月，两位数字，01 ~ 12。
<4> UTC 年，四位数字。
<5> 本地时区的小时（固定输出00）。
<6> 本地时区的分钟（固定输出00）。
<7> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。

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GST（用于输出GNSS 伪距误差统计数据）

$xxGST,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>*<9>
xx ：GP - GPS 系统单独定位；BD - BD2 系统单独定位；GN - GPS 与BD2 系统混合定位。
<1> UTC 时间，格式为hhmmss.ss。hh - 小时；mm - 分钟；ss.ss - 秒。
<2> 伪距误差的均方差，单位为米，最大值为3750000。
<3> 误差椭圆的半长轴，单位为米，固定填空。
<4> 误差椭圆的半短轴，单位为米，固定填空。
<5> 误差椭圆的半长轴指向，单位为度，从正北起顺时针，固定填空。
<6> 纬度方向的误差均方差，单位为米。
<7> 经度方向的误差均方差，单位为米。
<8> 高度方向的误差均方差，单位为米。
<9> 校验和；本条语句从’$‘到’*'之间的所有字符进行异或得到的16 进制数。