GPS模塊/數據包解析/ u-blox/NEO-5Q

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一、模塊簡介 

　　瑞士 u-blox 公司的 NEO-5Q 主芯片，此芯片爲多功能獨立型 GPS 模組，以 ROM 爲基礎架構，成本低，體積小，並具有衆多特性。 採用u-blox最新的 KickStart 微弱信號攫取技術，能確保採用此模組的設備在任何可接收到信號的位置及任何天線尺寸都能夠有最佳的初始定位性能並進行快速定位。

二、主要特性

50 個通道衛星接收功能 
100 萬個以上的相關係引擎 
可同步追蹤 GPS 及伽俐略導航衛星信號 
提供多種接口：UART，USB，IIC，SPI

三、電氣性能： 

工作電壓： 2.7V～3.6V
功    耗： 全速模式 135mW @ 3.0V 
ECO 模式 129mW @ 3.0V 
備用電池： 1.4V～3.6V，25uA 

四、接口協議： 

•  串行接口：UART/USB V2.0 全速 12Mbit/s/IIC/SPI 
•  其他接口： 時間脈衝輸出/外部中斷輸入 
•  協        議： NMEA/UBX 二進制

五、數據格式 

GPS上電後，每隔一定的時間就會返回一定格式的數據，數據格式爲：$信息類型，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x
每行開頭的字符都是‘$’，接着是信息類型，後面是數據，以逗號分隔開。一行完整的數據如下：
$GPRMC,080655.00,A,4546.40891,N,12639.65641,E,1.045,328.42,170809,,,A*60

推薦最小定位信息（GPRMC） 

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh

1. UTC時間，hhmmss(時分秒)格式 
2. 定位狀態，A=有效定位，V=無效定位 
3. 緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸) 
4. 緯度半球N(北半球)或S(南半球) 
5. 經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸) 
6. 經度半球E(東經)或W(西經) 
7. 地面速率(000.0~999.9節，前面的0也將被傳輸) 
8. 地面航向(000.0~359.9度，以真北爲參考基準，前面的0也將被傳輸) 
9. UTC日期，ddmmyy(日月年)格式 
10. 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也將被傳輸) 
11. 磁偏角方向，E(東)或W(西) 
12. 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無效)

解析內容：
時間，這個是格林威治時間，是世界時間（UTC），我們需要把它轉換成北京時間（BTC），BTC和UTC差了8個小時，要在這個時間基礎上加8個小時。
定位狀態，在接收到有效數據前，這個位是‘V’，後面的數據都爲空，接到有效數據後，這個位是‘A’，後面纔開始有數據。
緯度，我們需要把它轉換成度分秒的格式，計算方法：
　　如接收到的緯度是：4546.40891
　　4546.40891 / 100  =  45.4640891   可以直接讀出 45度
　　45.4640891–45 = 0.4640891 * 60 = 27.845346  讀出27分
　　27.845346–27 = 0.845346 * 60 = 50.72076  讀出50秒
　　所以緯度是：45度27分50秒。
南北緯，這個位有兩種值‘N’（北緯）和‘S’（南緯）
經度的計算方法和緯度的計算方法一樣
東西經，這個位有兩種值‘E’（東經）和‘W’（西經）
速率，這個速率值是 海里/時，單位是節，要把它轉換成千米/時，根據：1海里 = 1.85公里，把得到的速率乘以1.85。
航向，指的是偏離正北的角度

日期，這個日期是準確的，不需要轉換

當前衛星信息(GPGSA)

$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A
字段0：$GPGSA，語句ID，表明該語句爲GPS DOP and Active Satellites（GSA）當前衛星信息
字段1：定位模式，A=自動手動2D/3D，M=手動2D/3D
字段2：定位類型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位
字段3：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第1信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段4：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第2信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段5：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第3信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段6：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第4信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段7：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第5信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段8：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第6信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段9：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第7信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段10：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第8信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段11：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第9信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段12：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第10信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段13：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第11信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段14：PRN碼（僞隨機噪聲碼），第12信道正在使用的衛星PRN碼編號（00）（前導位數不足則補0）
字段15：PDOP綜合位置精度因子（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：校驗值

可見衛星信息GPGSV

$GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,,13,32,252,45*70
字段0：$GPGSV，語句ID，表明該語句爲GPS Satellites in View（GSV）可見衛星信息
字段1：本次GSV語句的總數目（1 - 3）
字段2：本條GSV語句是本次GSV語句的第幾條（1 - 3）
字段3：當前可見衛星總數（00 - 12）（前導位數不足則補0）
字段4：PRN 碼（僞隨機噪聲碼）（01 - 32）（前導位數不足則補0）
字段5：衛星仰角（00 - 90）度（前導位數不足則補0）
字段6：衛星方位角（00 - 359）度（前導位數不足則補0）
字段7：信噪比（00－99）dbHz
字段8：PRN 碼（僞隨機噪聲碼）（01 - 32）（前導位數不足則補0）
字段9：衛星仰角（00 - 90）度（前導位數不足則補0）
字段10：衛星方位角（00 - 359）度（前導位數不足則補0）
字段11：信噪比（00－99）dbHz
字段12：PRN 碼（僞隨機噪聲碼）（01 - 32）（前導位數不足則補0）
字段13：衛星仰角（00 - 90）度（前導位數不足則補0）
字段14：衛星方位角（00 - 359）度（前導位數不足則補0）
字段15：信噪比（00－99）dbHz
字段16：校驗值

注：這個語句裏最重要的指標應該算是“信號躁聲比（signal-to-noise ratio）”（以下簡稱爲SNR）。這個數值標示衛星信號的接收率。我們知道，衛星是以相同的強度發射信號，但是傳播過程中難免會遇到諸如樹和牆之類的 障礙物，這樣就影響了信號的識別。典型的SNR值在0到50之間，其中50表示非常好的信號。

GPS定位信息(GPGGA)

這是一幀GPS定位的主要數據，也是使用最廣的數據。$GPGGA 語句包括17個字段：語句標識頭，世界時間，緯度，緯度半球，經度，經度半球，定位質量指示，使用衛星數量，水平精確度，海拔高度，高度單位，大地水準面高度，高度單位，差分GPS數據期限，差分參考基站標號，校驗和結束標記(用回車符<CR>和換行符<LF>)，分別用14個逗號進行分隔。該數據幀的結構及各字段釋義如下：
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx<CR><LF>
$GPGGA：起始引導符及語句格式說明(本句爲GPS定位數據)；
<1> UTC時間，格式爲hhmmss.sss；
<2> 緯度，格式爲ddmm.mmmm(第一位是零也將傳送)；
<3> 緯度半球，N或S(北緯或南緯)
<4> 經度，格式爲dddmm.mmmm(第一位零也將傳送)；
<5> 經度半球，E或W(東經或西經)
<6> GPS狀態， 0未定位， 1非差分定位， 2差分定位， 3無效PPS， 6正在估算
<7> 使用衛星數量，從00到12(第一個零也將傳送)
<8> 水平精確度，0.5到99.9
<9> 天線離海平面的高度，-9999.9到9999.9米
<10> 大地水準面高度，-9999.9到9999.9米
<11> 差分GPS數據期限(RTCM SC-104)，最後設立RTCM傳送的秒數量，如不是差分定位則爲空
<12> 差分參考基站標號，從0000到1023(首位0也將傳送)。

地面速度信息(GPVTG)

$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
<1> 以真北爲參考基準的地面航向(000~359度，前面的0也將被傳輸)
<2> 以磁北爲參考基準的地面航向(000~359度，前面的0也將被傳輸)
<3> 地面速率(000.0~999.9節，前面的0也將被傳輸)
<4> 地面速率(0000.0~1851.8公里/小時，前面的0也將被傳輸)
<5> 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無效)

地理定位信息(GPGLL)

$GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D
字段0：$GPGLL，語句ID，表明該語句爲Geographic Position（GLL）地理定位信息
字段1：緯度ddmm.mmmm，度分格式（前導位數不足則補0）
字段2：緯度N（北緯）或S（南緯）
字段3：經度dddmm.mmmm，度分格式（前導位數不足則補0）
字段4：經度E（東經）或W（西經）
字段5：UTC時間，hhmmss.sss格式
字段6：狀態，A=定位，V=未定位

字段7：校驗值

六、英文文獻