GPS通信协议及格式
NMEA是National Marine Electronics Association（美国国家海事电子协会）的缩写。该协会是一家专门从事海洋电子设备方面研究的民间机构，它制定了关于GPS（全球定位系统）电子设备之间的通信接口和协议的NMEA标准。 NMEA-0183协议是目前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。 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。
协议语法
1) 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
<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
<2> 纬度（度分）格式（前面的0也将被传输）
<3> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）
<4> 经度（度分）格式（前面的0也将被传输）
<5> 经度半球E（东经）或W（西经）
<6> GPS状态：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卫星数量（00~12）（前面的0也将被传输）
<8> HDOP水平精度因子（0.5~99.9）
<9> 海拔高度（-9999.9~99999.9）
<10> 地球椭球面相对大地水准面的高度
<11> 差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空
<12> 差分站ID号0000~1023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空）
2) GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息 $GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>*hh
<1> 模式，M=手动，A=自动
<2> 定位类型，1=没有定位，2=2D定位，3=3D定位
<3> PRN码（伪随机噪声码），正在用于解算位置的卫星号（01~32，前面的0也将被传输）。
<4> PDOP位置精度因子（0.5~99.9）
<5> HDOP水平精度因子（0.5~99.9）
<6> VDOP垂直精度因子（0.5~99.9）
3) GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息
$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,…<4>,<5>,<6>,<7>*hh
<1> GSV语句的总数
<2> 本句GSV的编号
<3> 可见卫星的总数（00~12，前面的0也将被传输）
<4> PRN码（伪随机噪声码）（01~32，前面的0也将被传输）
<5> 卫星仰角（00~90度，前面的0也将被传输）
<6> 卫星方位角（000~359度，前面的0也将被传输）
<7> 信噪比（00~99dB，没有跟踪到卫星时为空，前面的0也将被传输）
注：<4>,<5>,<6>,<7>信息将按照每颗卫星进行循环显示，每条GSV语句最多可以显示4颗卫星的信息。其他卫星信息将在下一序列的NMEA0183语句中输出。
4) Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息 $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh
<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效
定位
<3> 纬度（度分）格式（前面的0也将被传输）
<4> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）
<5> 经度（度分）格式（前面的0也将被传输）
<6> 经度半球E（东经）或W（西经）
<7> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输）
<8> 地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输）
<9> UTC日期，ddmmyy（日月年）格式
<10> 磁偏角（000.0~180.0度，前面的0也将被传输）
<11> 磁偏角方向，E（东）或W（西）
<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）
5) Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息
$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
<1> 以真北为参考基准的地面航向（000~359度，前面的0也将被传输）
<2> 以磁北为参考基准的地面航向（000~359度，前面的0也将被传输）
<3> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输）
<4> 地面速率（0000.0~1851.8公里/小时，前面的0也将被传输）
<5> 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）
6) Geographic Position（GLL）定位地理信息
$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*hh
<1> 纬度（度分）格式（前面的0也将被传输）
<2> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）
<3> 经度（度分）格式（前面的0也将被传输）
<4> 经度半球E（东经）或W（西经）
<5> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
<6> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位
<7> 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）
1 NMEA0183通信协议
NMEA0183是GPS数据的通信协议，GPS的通信协议有很多种，但目前绝大多数GPS模块生产厂商都采用NMEA0183协议作为其遵循的标准，因此在实现GPS与嵌入式Linux平台之间的通信时，应先对NMEA0183协议有一定的了解。
(1)NMEA0183的通信参数．波特率：4800baud；数据位：8；奇偶校验：无；停止位：1位．
(2)NMEA0183的报文格式．NMEA 0183协议报文的语句串(ASCII字符)格式全部信息如图1．
$AAXXX  ,ddd  ……  ,ddd  *hh  <CR><LF> 图1 NMEA0183的报文格式
图1中具体内容：$为串头，表示串开始；AA为识别符；XXX为语句名；ddd为数据字段，字母或数字；*表示串尾；hh表示$与*之间所有字符代码的校验和；<CR>为回车控制符；<LF>为换行控制符．
在实际的GPS应用中，并不会用到NMEA的全部信息，而是根据具体的需要，从中选取有用的信息，忽略其余的信息内容．
例如：$GPRMC,152252,A,2513.3072,N,10346.3723,E,0.0,230.4,250503,1.3,W,A,* 02
其中，$GPRMC为串头，表示此语句为定位语句；“*”之前的内容为数据字段，“152252”为UTC24小时制的标准时间，格式为
“时时/分分/秒秒”；“A”表示信号接收状态，“A”表示接收正常，也可能为“V”，则表示一个警告，与卫星通信不正常；“2513.3072”表示纬度值；“N”标明南北半球，“N”表示北纬，“S”表示南纬；“10346.3723”表示经度值；“E”标明东西半球，“E”表示东经，“W”表示西经；“0.0”表示速度；“230.4”表示方位角，它的范围为000.0-359.9；“251205”表示UTC标准时间的日期，格式为“日日/月月/年年”；“1.3”表示磁偏角，范围为000.0-180.0；“W”表示地磁变化方向．
另一种解释:
GPS固定数据输出语句(＄GPGGA)   
这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。为了便于理解，下面举例说明＄GPGGA语句各部分的含义。例1是用GN－77N和笔者开发的软硬件接口，在笔者所在地接收到的＄GPGGA语句的
内容。
例1：＄GPGGA，050901，3931.4449，N，11643.5123，E，1，07，1.4，76.2，M，－7.0，M，，＊65   
其标准格式为：＄GPGGA，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，(8)，(9)，M，(10)，M，(11)，(12)＊hh(CR)(LF) 
各部分所对应的含义为：   
(1)定位UTC时间：05时09分01秒 
(2)纬度(格式：即dd度，mm.mmmm分)； 
(3)N/S(北纬或南纬)：北纬39度31.4449分； 
(4)经度(格式：即ddd度，mm.mmmm分)； 
(5)E/W(东经或西经)：东经116度43.5123分； 
(6)质量因子(0=没有定位，1=实时GPS，2=差分GPS)：1=实时GPS； 
(7)可使用的卫星数(0～8)：可使用的卫星数=07； 
(8)水平精度因子(1.0～99.9)；水平精度因子=1.4； 
(9)天线高程(海平面，－9999.9～99999.9，单位：m)；天线高程=76.2m);   
(10)大地椭球面相对海平面的高度(－999.9～9999.9，单位：m):－7.0m;   
(11)差分GPS数据年龄，实时GPS时无：无;   
(12)差分基准站号(0000～1023)，实时GPS时无：无;   
＊总和校验域； 
hh 总和校验数:65   
(CR)(LF)回车，换行。   
b.可视卫星状态输出语句(＄GPGSV)     
通信协议例2：＄GPGSV，2，1，08，06，33，240，45，10，36，074，47，16，21，078，44，17，36，313，42＊78   
标准格式：  　＄GPGSV，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，…(4),(5)，(6)，(7)＊hh(CR)(LF)   
各部分含义为：   
(1)总的GSV语句电文数；2;
(2)当前GSV语句号:1;   
(3)可视卫星总数:08;   
(4)卫星号:06;   
(5)仰角(00～90度):33度;   
(6)方位角(000～359度):240度;   
(7)信噪比(00～99dB):45dB(后面依次为第10，16，17号卫星的信息);   
＊总和校验域； 
hh 总和校验数:78;   
(CR)(LF)回车，换行。   
注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即：
(4)－卫星号，(5)－仰角，(6)－方位角，(7)－信噪比。
串口设置一般为：1个开始位，8bit，1个结束位 没有奇偶校验，波特率参考接收设备说明书。
另一种解释:
a.GPS固定数据输出语句($GPGGA)
这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。
$GPGGA 语句包括17个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用卫星数量，水平精确度，海拔高度，高度单位，大地水准面 高度，高度单位，差分GPS数据期限，差分参考标号，校验和结束标记(用回车符<CR>和换行符<LF>)，分别用14个逗 号进行分隔。该数据帧的结构及各字段释义如下：
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx<CR><LF>
$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)；
<1>  UTC时间，格式为hhmmss.sss；
<2>  纬度，格式为(第一位是零也将传送)；
<3>  纬度半球，N或S(北纬或南纬)
<4>  经度，格式为(第一位零也将传送)；
<5>  经度半球，E或W(东经或西经)
<6>  定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效；
<7>  使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送)
<8>  水平精确度，0.5到99.9
<9>  天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米
M    指单位米
<10> 大地水准面高度，-9999.9到9999.9米
M    指单位米
<11> 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量
<12>  差分参考标号，从0000到1023(首位0也将传送)。
*    语句结束标志符
xx    从$开始到*之间的所有ASCII码的异或校验和
<CR>  回车
<LF>  换行
b.可视卫星状态输出语句($GPGSV)    　
例2：$GPGSV，2，1，08，06，33，240，45，10，36，074，47，16，21，078，44，17，36，313，42*78  　
标准格式：  　$GPGSV，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，…(4),(5)，(6)，(7)*hh(CR)(LF)  　
各部分含义为：  　
(1)总的GSV语句电文数；2;
(2)当前GSV语句号:1;  　
(3)可视卫星总数:08;  　
(4)卫星号:06;  　
(5)仰角(00～90度):33度;  　
(6)方位角(000～359度):240度;  　
(7)信噪比(00～99dB):45dB(后面依次为第10，16，17号卫星的信息);  　
*总和校验域； 
hh 总和校验数:78;  　
(CR)(LF)回车，换行。  　
注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即： 
(4)－卫星号，(5)－仰角，(6)－方位角，(7)－信噪比。
c.当前卫星信息($GSA)
$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>
<1>模式 ：M = 手动， A = 自动。
<2>定位型式 1 = 未定位， 2 = 二维定位， 3 = 三维定位。
<3>PRN 数字：01 至 32 表天空使用中的卫星编号，最多可接收12颗卫星信息。
<4> PDOP位置精度因子(0.
5~99.9)
<5> HDOP水平精度因子(0.5~99.9)
<6> VDOP垂直精度因子(0.5~99.9)
<7> Checksum.(检查位).
d.推荐定位信息(RMC)
$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh
<1> UTC时间，hhmmss(时分秒)格式
<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位
<3> 纬度(度分)格式(前面的0也将被传输)
<4> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<5> 经度(度分)格式(前面的0也将被传输)
<6> 经度半球E(东经)或W(西经)
<7> 地面速率(000.0~999.9节，前面的0也将被传输)
<8> 地面航向(000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输)
<9> UTC日期，ddmmyy(日月年)格式
<10> 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也将被传输)
<11> 磁偏角方向，E(东)或W(西)
<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)
e.地面速度信息(VTG)
$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
<1> 以真北为参考基准的地面航向(000~359度，前面的0也将被传输)
<2> 以磁北为参考基准的地面航向(000~359度，前面的0也将被传输)
<3> 地面速率(000.0~999.9节，前面的0也将被传输)
<4> 地面速率(0000.0~1851.8公里/小时，前面的0也将被传输)
<5> 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)

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