1 NMEA-0183協(xié)議

1.1 協(xié)議簡介

NEMA協(xié)議是為了在不同的GPS導航設備中建立統(tǒng)一的RTCM(海事無線電技術委員會)標準，由美國國家海洋電子協(xié)會(The National Marine ElectronicsAssociation，NMEA)制定的。目前大部分的GPS接收設備都遵循這一標準。該接口協(xié)議定義了在波特率為19 200的串口數(shù)據(jù)總線上傳輸電信號的需求、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和時間以及詳細的語句格式。

1.2 NMEA-0183語句格式

NMEA-0183語句格式一般為：“$”為語句起始標志；“，”為域分隔符；“*”為校驗和識別符，其后面的兩位數(shù)為校驗和；“<CR>／<LF>”為終止符，表示回車、換行。本文以GPGGA信息語句為例，進行詳細分析。

GPGGA：Global Positioning System Fix Data(GGA)(GPS定位信息)

$GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M，<10>，M，<11>，<12>*hh<CR><LF>

<1>UTC時間(世界協(xié)調時)，hhmmss(時分秒)；

<2>緯度：格式為度度分分、分分分分(ddmm．mmmm，前面的0也將被傳輸)；

<3>緯度半球N(北半球)或者S(南半球)；

<4>經度：格式為度度分分、分分分分(ddmm．mmmm，前面的0也將被傳輸)；

<5>經度半球E(東經)或W(西經)；

<6>GPS狀態(tài)：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算；

<7>正在使用解算位置的衛(wèi)星數(shù)量(00～12)(前面的0也將被傳輸)；

<8>HDOP水平精度因子(0.5～99.9)；

<9>海拔高度(-9 999.9 m～99 999.9 m)；

<10>地球橢球面相對大地水準面的高度；

<11>差分時間(從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空)；

<12>差分站ID號：0000～1023(前面的0也將被傳輸，如果不是差分定位將為空)。

2 MSComm控件的應用及數(shù)據(jù)采集

2.1 端口設置

由于GPS串行通訊參數(shù)是固定的“波特率=19200；無奇偶校驗；數(shù)據(jù)位=8；停止位=1”，在編程時直接設置串口通訊參數(shù)便可以了。

主要程序段為：NMEA協(xié)議設置 MSComml．Settings=“19200，n，8，1”。

2.2 數(shù)據(jù)采集

MSComm控件提供兩種處理通信的方式：事件驅動方式和查詢方式

(1)事件驅動方式

On Comm事件被用于捕獲Communications事件及錯誤。因此可在MSComm控件的On Comm事件中加入處理函數(shù)，以便在文本框區(qū)實時顯示、數(shù)據(jù)采集。

(2)查詢方式

查詢方式實質上還是事件驅動，在程序的每個關鍵功能之后，可以通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤。

本程序采用查詢式串口通訊，利用Timer控件，程序如下：

3 核心功能及其VB實現(xiàn)

軟件的核心部分主要是對獲取數(shù)據(jù)進行預處理以提取完整的語句信息，同時解析出測向所需的位置、時間以及航向信息。

3.1 數(shù)據(jù)預處理

(1)預處理必要性。實際工作中，由于各種外界條件的影響接收機獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)可能存在質量問題，同時采用查詢方式從串口提取數(shù)據(jù)也存在自身的限制性，比如：常常出現(xiàn)一條完整的語句(GPGGA／GPRMC語句等)在一次查詢中只接收了其中一部分的情況，我們需要對獲取的信息采用一些必要的預處理措施，以便于得到完整的語句信息進行解析。[!--empirenews.page--]

(2)預處理思路。鑒于NMEA 0183協(xié)議規(guī)范，一條完整的衛(wèi)星語句是始于“$”，終于“CrLf(回車換行)”，我們可以利用VB內部的字符串函數(shù)Split()函數(shù)對從串口緩沖區(qū)獲取的語句塊進行分割，以CrLf為分割標志，將分割結果存放于一個字符串數(shù)組中，然后檢查數(shù)組中的每一個字符串是否是一條完整的語句，剔除不完整信息。

(3)核心代碼

3.2 信息提取

程序以Select…Case…分支選擇結構按照不同語句的句頭標識(如$GPGGA，$HEHDT等)進行相應語句的解析模塊選擇。

(1)時間、位置信息解析模塊

(2)航向信息解析模塊

航向信息語句格式：$HEHDT，23.254，T*cc

(3)衛(wèi)星信息解析模塊

衛(wèi)星信息語句格式：

4 信息顯示

經過以上數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預處理以及信息解析過程，我們已經獲得了測向工程中所需要的位置信息、海拔高程信息以及航向角度信息。實現(xiàn)航向信息的圖形化顯示的實現(xiàn)思路：可以采用表盤式顯示方式，以粗短針表示航向角度的整數(shù)度數(shù)，以細長針表示小數(shù)位置的航向度數(shù)。代碼實現(xiàn)方式如下：[!--empirenews.page--]

軟件界面整體效果圖如圖1所示。

5 結 語

本文利用VB6.0 MSComm控件實現(xiàn)了GPS接收機定位測向功能的軟件開發(fā)，通過對GPS通訊NMEA協(xié)議的分析，以GPGGA語句的“$GPGGA”串為例，給出了開發(fā)GPS各項數(shù)據(jù)處理的方法。該方法具有簡單、高效、實用的特點，并具有良好的實時性。該算法一般應用于車載、戶外高山測量、以及實時動態(tài)物體的定位和測向。也可用于實現(xiàn)導彈飛行過程中或快速移動物體的方向測量和控制。