Android GPS驱动

Posted 2022-12-12 四季帆

1.android定位方式

        android 定位一般有四种方法，这四种方式分别是GPS定位、WIFI定位、基站定位、AGPS定位。

1.1 Android GPS

        需要GPS硬件支持直接和卫星交互来获取当前经纬度，通过GPS方式准确度是最高的，但确定是比较耗电、从GPS模块启动到获取第一次定位数据可能需要比较长的时间、室内几乎无法使用等等；

1.2 Android Wifi定位

        根据一个固定的Wifi MAC地址通过收集到的该Wifi热点的位置然后访问网络上的定位服务以获得经纬度坐标。

1.3 Android基站定位

        基站定位一般有几种：第一种是利用手机附近的三个基站进行三角定位，由于每个基站的位置是固定的，利用电磁波在这三个基站间中转所需要时间来算出手机所在的坐标；第二种则是利用获取最近的基站的信息，其中包括基站 id、location area code、mobile country code、mobile network code和信号强度将这些数据发送到google的定位web服务里，就能拿到当前所在的位置信息，误差一般在几十米到几百米之内。其中信号强度这个数据很重要。

1.4 AGPS定位

        AGPS（AssistedGPS）辅助全球卫星定位系统是结合GSM或GPRS与传统卫星定位，利用基地台代送辅助卫星信息以缩减GPS芯片获取卫星信号的延迟时间，受遮盖的室内也能借基地台讯号弥补减轻GPS芯片对卫星的依赖度。和纯GPS、基地台三角定位比较，AGPS能提供范围更广、更省电、速度更快的定位服务，理想误差范围在10公尺以内。该技术的另一优点为首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能要2-3分钟。

2. Android GPS 架构

        因为linux底层驱动只需要有uart接口就可以接收到gps数据了，而android的hal层会调用linux内核层的uart驱动，只要hal层打开串口，然后read就可以了，将read出来的信息按照逗号为间隔符解析成各个字符串(语句ID、时间、经纬度等等)，然后将这些信放到结构体中，将结构体上传至JNI层，上层就可以获取到GPS的具体消息了。

3. GNSS NMEA

3.1基本介绍

        Android gps hal层从串口中读取到的信息就是nmea格式的，在hal层中就是对NMEA数据进行解析，解析出时间、精度、维度等信息并保存至对应结构体。

        GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，国际GNSS系统是个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统。

        NMEA的全称是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association），现在是GPS导航设备统一的RTCM(Radio Technical Commission for Maritime services)标准协议。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GGA、GSA、GSV、RMC、VTG、GLL等。下面给出这些常用NMEA-0183语句的字段定义解释。

3.2 GP、GL、GA、GQ、GB、GN说明

GP (GPS)

GL (GLONASS)

GA (Galileo)

GQ (QZSS)

GB (Beidou)

GN (Any combination GNSS)，表示使用了多个系统的卫星取得位置解算

3.3 GSV(可见卫星信息)

例:$GPGSV,3,1,09,16,26,218,19,29,29,071,38,31,66,027,33,32,40,140,24,163

字段0：$GPGSV，语句ID，表明该语句为GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息

字段1：本次GSV语句的总数目（1 - 3）

字段2：本条GSV语句是本次GSV语句的第几条（1 - 3）

字段3：当前可见卫星总数（00 - 12）（前导位数不足则补0）

字段4：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）

字段5：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）

字段6：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）

字段7：信噪比（00－99）dbHz

字段8：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）

字段9：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）

字段10：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）

字段11：信噪比（00－99）dbHz

字段12：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）

字段13：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）

字段14：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）

字段15：信噪比（00－99）dbHz

字段16：校验值（$与之间的数异或后的值）

3.4 GSA（ 当前卫星信息）

例：$GNGSA,A,3,16,29,31,32,1.2,1.0,0.8,134

字段0：$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息

字段1：定位模式(选择2D/3D)，A=自动选择，M=手动选择

字段2：定位类型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位

字段3：PRN码（伪随机噪声码），第1信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段4：PRN码（伪随机噪声码），第2信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段5：PRN码（伪随机噪声码），第3信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段6：PRN码（伪随机噪声码），第4信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段7：PRN码（伪随机噪声码），第5信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段8：PRN码（伪随机噪声码），第6信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段9：PRN码（伪随机噪声码），第7信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段10：PRN码（伪随机噪声码），第8信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段11：PRN码（伪随机噪声码），第9信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段12：PRN码（伪随机噪声码），第10信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段13：PRN码（伪随机噪声码），第11信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段14：PRN码（伪随机噪声码），第12信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）

字段15：PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9）

字段16：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）

字段17：VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9）

字段18：校验值（$与之间的数异或后的值）

3.5 RMC（推荐定位信息数据格式）

例：$GNRMC,082923.00,A,3901.106815,N,11712.322006,E,0.0,231121,5.8,W,A,V61

字段0：$GPRMC，语句ID，表明该语句为Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐最小定位信息

字段1：UTC时间，hhmmss.sss格式

字段2：状态，A=定位，V=未定位

字段3：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段4：纬度N（北纬）或S（南纬）

字段5：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段6：经度E（东经）或W（西经）

字段7：速度，节，Knots

字段8：方位角，度

字段9：UTC日期，DDMMYY格式

字段10：磁偏角，（000 - 180）度（前导位数不足则补0）

字段11：磁偏角方向，E=东W=西

字段12： 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

字段13：校验值（$与之间的数异或后的值）

3.6 GNS（定位信息）

例：$GNGNS,082923.00,3901.106815,N,11712.322006,E,AAAAA,14,1.0,60.6,-4.0,V4D

字段0：$GNGNS，语句ID，表明该语句为Global Positioning System Fix Data（GNS）GPS定位信息

字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式

字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）

字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段5：经度E（东经）或W（西经）

字段6：定位标识，NN - 未定位，AA - 定位Active

字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0）

字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）

字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9）单位：M（米）

字段10：地球椭球面相对大地水准面的高度 WGS84水准面划分 单位：M（米）

字段11：差分时间（从接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）

字段12：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）

字段13：校验值（$与之间的数异或后的值）

3.7 GGA（定位信息）

例：$GNGGA,082923.00,3901.106815,N,11712.322006,E,1,12,1.0,60.6,M,-4.0,M,5A

字段0：$GPGGA，语句ID，表明该语句为Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息

字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式

字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）

字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段5：经度E（东经）或W（西经）

字段6：GPS状态，0=不可用(FIX NOT valid)，1=单点定位(GPS FIX)，2=差分定位(DGPS)，3=无效PPS，4=实时差分定位（RTK FIX），5=RTK FLOAT，6=正在估算

字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0）

字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）

字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9）

字段10：海拔高度 单位：M（米）

字段11：地球椭球面相对大地水准面的高度 WGS84水准面划分

字段12：WGS84水准面划分 单位：M（米）

字段13：差分时间（从接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）

字段14：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）

字段15：校验值（$与之间的数异或后的值）

3.8 GLL（地理定位信息）

例：$GNGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A2D

字段0：$GNGLL，语句ID，表明该语句为Geographic Position（GLL）地理定位信息

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（$与之间的数异或后的值）

3.9 VTG（地面速度信息）

例：$GNVTG,T,M,0.0,N,0.0,K,A3D

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

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（$与之间的数异或后的值）

3.10 ZDA（时间和日期信息）

例：$GNZDA,160012.71,11,03,2004,-1,007D

字段0：$GNZDA，语句ID，表明该语句为Data and time（ZDA）时间和日期信息

字段1：UTC时间，hhmmss（时分秒）格式

字段2：UTC日期，日

字段3：UTC日期，月

字段4：UTC日期，年

字段5：时区

字段6：校验值（$与之间的数异或后的值）

3.11 DTM（大地坐标系信息）

例：$GNDTM,P90,0000.000025,S,00000.000002,W,0.981,W8449

字段0：$GNDTM，语句ID，表明该语句为Datum（DTM）大地坐标系信息

字段1：本地坐标系代码 W84

字段2：坐标系子代码 空

字段3：纬度偏移量

字段4：纬度半球N（北半球）或S（南半球）

字段5：经度偏移量

字段6：经度半球E（东经）或W（西经）

字段7：高度偏移量

字段8：坐标系代码 W84

字段9：校验值（$与之间的数异或后的值）