NMEA-0183数据标准在GPS中的应用

NMEA-0183

20年 6 03月

物

探装备

第 1卷第 2 3期

GP S技术

N ME A一0 8 1 3数据标准在 GP S技术中的应用肖远亮(东方地球物理勘探公司物资装备事业部测绘工程中心，河北涿州 0 2 5 ) 770

摘

要

肖远亮 .M E N A一0 8 13数据标准在 G S技术中的应用 . P物探装备，0 3 1 ( ) 17 3 2 0,3 2:2￣13

美国国家海事电子协会( NMEA是一家专门从事海洋电子设备方面研究的民间机构， )它制定了关于海洋电子设备之间的通信接口和协议的 NME A标准。NME A一0 8 1 3数据标准解决了不同品牌、同型号的 GP不 S接收机之间实现任意连接的接口问题。NME A一0 8准对数据串、 13标通信协议的定义做了具体的规定。在此基础上，体具介绍了 NME A一0 8 1 3标准在 GP S中的几种常用语句和不同品牌的 GP S接收机实现 N MEA一0 8 13数据输出的设置步骤。

关键词

G S N A一0 8数据标准常用语句输出设置 P ME 13

作者简介肖远亮，9 4年出生。19 17 9 5年毕业于武汉测绘大学大地测量专业，理工程师。主要从事测绘技术支助持工作。

引

言

代，是一家专门从事海洋电子设备工业方面教育及研究的民间机构，部在美国北卡罗来纳州。总 N A系列标准是其制定的关于海洋电子设备之 ME间通信接口和协议的标准。18 90年制定了最早的有关海洋电子设备通信接口和协议的标准，即 NME A一0 8 10标准。不过，一标准与 18这 9 2年升级后的 NME A一08 12标准，仅仅是针对都 C远距离无线导航系统 )统和自动驾驶仪及其 (系一

在 G S静态采集或动态 R K等的应用模式 P T下，P G S的数据信息都是通过 G S接收机串口传输 P到控制终端手持机的控制器上，通过手持机内装再载的应用程序，现定位数据以及其它信息的显示、实 读取等功能。常见配置如 Tr l列 GP i e系 mb S接收机与其 TD T C)制手簿、 eclD NP)列 C( S控 S re( S系 GP S接收机与其 Huk sy控制手簿、 e a系列 G S Li c P与其 C R控制手簿等。在这种配置下

, P G S接收机和手持机之间的数据交换格式一般都由生产厂商缺省定制，定义内容普通用户很难知晓，不同品其且牌、同型号的 GP不 S接收机所配置的控制手簿应用程序也因生产厂家的不同而不同。所以，于通用对的 G S应用软件，水上导航软件、载定位软件 P如车等，需要一个统一格式的数据标准，解决与任意就来一

相关设备的通信制定，二者在具体内容上没有太大的差别，只是在设备通信格式上有简单格式和复杂格式之分。

18 93年制定了 NME A一0 8 13标准。这一标准在兼容 NME A一0 8 1 0和 NME A一0 8 1 2标准的基础

上，增加了 G S测深仪、 P、罗经方位系统等多种设备的接口和通信协议定义，同时，标准还允许一些特定设备制造商对其设备 ( G r nG S 8 T mb 如 ami P一3、 f l i e E s n X )信自行定义协议。由于 N A一 ni L通 g ME 0 8标准的通用性和灵活性，而在全世界被广泛 13因使用。NME A一0 8 1 3格式定义

台 GP S的接口问题。NM E A一08 13数据标准就

是解决这一问题的方案之一。

N A一0 8 ME 13标准NME ( t n lMaie E eto i sc— A Nai a o r l rnc Asoi n c s a

1 .数据串定义 NE MA一0 8 13格式数据串的所有字符均为

A CI S I文本字符。数据传输以“语句”方式进行，每个语句均以“￥”头，开紧接着是“话 I和三个字会 D”

t n美国国家海事电子协会 )立于 2 i, o成 0世纪 5 0年

NMEA-0183

物

探装备

20年 03

母的“句 I,后是数据体，据字段以逗号分语 D”其数

以“￥GP开头，要有 GG G Z A、 V、汀、”主 A、 L、 D GS G‘

隔，语句末尾为 ceku可选)以回车换行结束。 hcsm(, 每行语句最多包含 8字符 (括回车换行和“ 2个包￥”符号 )。数据串以逗号分隔符识别，字段保留逗号。空

GS AL等格式，些格式的作用分别是： A、 M这

￥G 0G: P A输出 G S的定位信息； P ￥G G L输出大地坐标信息； PL: ￥ P D

输出 U C时间信息； G Z A: T ￥G :出可见的卫星信息； P输 ￥ P G a汀：输出定位标准差信息； ￥ P S:出卫星 D P值信息； GGA输 O ￥ PL: G A M输出卫星星历信息。 应用软件通过接收从 G S出的信息， P输提取有

语句结束的 ceku由一个“” hcsm *和两个数据位的十六进制数组成。

NI A一08、伍 13标准允许个别厂商自己定义语句格式，这些语句以“￥P开头，后是 3个字符的”其厂家 I别号，接自定义数据体。 D识后下面是几个常用的会话识别 I D:( )G G o a P s i igS se rcie, P 1 P: lb l oio n y t tn m e rG S e v

用字段，可进行相关定位、显示、分析、 k髓 2 3 4 5 6 7 8存储等操作。 一 n 2 .在测深设备方面NME R一0 8准应用于测深设备方面时， 13标数

定位系统； ( )L L rn 2 C:oa—C,兰 C无线电导航系统；罗( )O: 3 M Ome aNaiai ee e,米伽导 g vg t n rc i r欧 o v

据串以“ S”￥ D开头，主要有 D T D3等格式， B、t S其作用分别是：

航系统； ( )I:nertdIs u nain集成设备 ( 4 IItgae nt mett r o如Auo l S aa ytm) tHe m etl sse。 k

￥S B输出从测深仪换能器发射面到水底 DD T￣的深度 (汀：e t e w a s ue)Ⅸ d p hb l t nd cr; o r￥S B:输出从水面到水底的深度 ( S【 S DB:d phb l s r c) e t e w uf e。 o a

2通信协议定义 . NME A一0 8式通信采用 R 2 2通信标准， 13格 S3R 2 2标准用于 DT S3 E和 DC。 G S和微机之间的 E P

用户可根据应用软件的配置，择不同的输出选类型。 3 .定向仪方面

通信属于 D E T。标准的 R 2 2 S 3通信连接采用 2针 5串口( B一2 )也可用于现在多数微机流行的 9针 D 5,串口( E一9,串行连接如下： D )其C mp tr( T o ue D E)DB— 2 DE— 9 S g a— 5— in l 2 3

4 5 6 7 8 3 2 7 8 6 5 1 Tx Daa t Rx Daa t Re u s o s n q e t t e d Cla O s n e rt e d a a S tRe d D t e a y sg a r u d in lg o n Da rir a t Ca r eDe e t t c

NM E R一0 8准应用于定向仪方面时，要 13标主有 HC M、I HD I MWD、 HD AG AG T、 VHW等格式，其作用分别是： ￥HC DM:出磁罗经的艏向磁北方位； H输

Die to rc in一><一 一><一 <一

￥I I MWD:输出风向仪的风向、风速信息； ￥A}]输出电罗经的艏向真北方位； GⅡ T: ￥A G唧：输出水流速度和方位信息。4 .在其它方面自定义的格式 NME R一0 8 13标准有多种数据格式可供选用，如 GA RMI S-3 N GP 8的 P MM、 GR GR P MZ P L B、 S I

<一

等格式，其作用分别是：2 0

2 0

4

Da a t Re d a y

Te mi a r nl

一>

￥P MM:出 G M I P一3备当前 GR输 AR N G S 8设的使用基准信息； ￥P I:出 G RMI S一3 G亿输 A N GP 8设备的英制高程信息； ￥P LB:出 SaLn SI输 tr ik差分站的差分频率、波特率等信息。N ME A一0 8 1 3在 GP S应用中的几种常用语句

2 2

9

Ri g I d c t r n n i o a

<一

2 2

缺省的通信波特率定义为 4 0。波特率是所 80传送的代码的最短码元占有时间的倒数。N A一0 8 ME 1 3的应用领域

1 .在 GP S方面

NME A一0 8 13标准在 G S的应用上类型最 P

NME R一08 13标准应用于 G S方面时，据串 P数

多、包含最广，主要有以下几种常用的通信语句：

广‘

疆■盯 阻1 l

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第 1 3卷

第 2期

肖远亮： NME A一0 8 13数据标准在 G S术中的应用 P技

19 2

1 GG . A—GP S定位数据

0,5…——用于数据解算的 G S卫星 P N 40… P R号(共可显示 1 2颗卫星 );

格式定义如下：￥GP姒 I, 2

5 9, 8 7. 3 N, 1 1 3 4, 1 3 1 4 0 0 8, 01 3 . 2 E,1 0 0 9, 4 . m, 6. m, *4 , 8, . 5 5 4, 4 9,, 2

25 .——P)); I P值 C 13— HD .— OP值；2 1—V .— DOP值。

其中，2 5 9— UTC时间 1 3:9 l 3 l— 2:5 1; 4 0 .3。—纬度 4。7 0 8N; 8 7 0 8 N— 80 .3 0 1 1 3 4 E—经度 1 1 3 4E; 13 . 2,— 13 . 2 o l—定位质量：=ivl — 0 n ad i1 GP i= S fx2= DGP i Sf x;

除上面几种常用的 GP S语句外，有如 G V、还 S

G T A M等语句， S、L具体定义可参考有关资料。不同的语句包含的信息互有交叉，用户可根据应用软件的支持程度进行不同的选择。

0——所跟踪到的卫星颗数； 8 09—H .— DOP值；

N A一0 8准在 G S中的应用 ME 13标 P水上 G S导航 P

5 54 m 4 .,一从平均海水面起算的高度 (拔海高 ); 4 ., 6 9 m_ wGS 4大地高和海拔高的差距 8( WGS 4高程异常 ) 8;空字段 l—— r M C一1 4差分数据的寿 C S 0

在与水上导航有关的作业中， NME A一0 8 13标准被广泛地使用，水下地形测量、洋地球物理勘如海探等。

水上导航作业的配置主要有导航监控系统、 GP、 S测深仪、电罗经等。 目前，工程中比较常用的水上导航软件，了国除际知名的 HY RO、 1A K、 UGR GNS等外， D HY C F O、

命；空字段 2—— R M差分站台的 I TC D号；*4—— Ch c tT。 2 e k Sl I l

2 .GL I

大地坐标，经纬度

还有我国一些公司自行研制的软件。如中海达水上测量软件等，可在其软件配置中设置 G S数据均 PNME A一0 8 1 3的输入。

格式定义如下：￥GP L,9 6 4,,2 1 .2 W,2 4 4 A GL 4 1 . 5 N 1 3 1 1, 2 5 4,

其中：9 6 4,——纬度 4。6 4 4 1 .5 N 9 l .5N; 1 3 1 1,——经度 1 31 .2w; 2 1 .2 w 2。1 1 2 5 4—— UTC

时间 2 5:4 24 4 2:4 4;

用于水上导航的 G】,较知名的有 S re 比 eclNR1 3 0、NR 0和 DS q ais0 2 r l 22 NP A ur 5 0、T i e u mb

N 0D、 cl S等，们的硬件设备都有 0 ReaGP 它专门的串口支持 N准。

A _—数据状态 ( A—Daav i, t a d V—Daai— l t nv i) l ad。

一0 8 13数据输出。目前市

场上大多数的 G S P接收机都支持 N A一0 8 ME 13标各类水上导航作业的 GP S与应用软件之间的数据通信大同小异 (图 1,是 GP见 )只 S接收机 N A一0 8 ME 13数据输出和应用软件 NME一08 A 13数据输入的配置方法不同。

3 DA—时间和日期语句 .Z—格式定义如下：￥G Z) 0 4 1,3,6 1 9, . 0*5 P I A,7 5 3 1 0, 9 5一7 0 0

其中：7 53— UTC时间 0 4:3 0 4 l— 7:5 1;l, 6 l 9——日期 1 9 3 0,9 5 9 5年 6月 1 3日；一

7 0——地方时与世界时之差； .0*5} c一 _ Ch c tT。 e k Sl I l导航监控系统槐

4 .GS A—G SDOP值和有效的卫星号 P

格式定义如下：￥GP S,,, 4 0, 9, 2,, 4,,, G A A 3 0, 5, 0 1, 2,,2. 1 3, 1*3 5, . 2. 9

其中：——自动选择 2或 3 A D D模式 (= maul M na手动， A=a tmai uo t c自动 ); 3— 3固定解；— D

图 1 GP S接收机与应用软件的数据通信示意图

车载 G S导航定位 P

车载 GP S定位类似于水上作业，导航设备配其

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探装

备

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置主要有导航定位软件系统和 G S及车速传感器、 P 陀螺传感器等。在我国，载导航开始于 2车 0世纪 9代， 0年目前，广泛地应用于国防、通、行、被交银消防、医疗、游等领域。其基本功能主要包括最佳路旅

径选择、自动导航、多媒体辅助导航，其扩展功能包括 GI据查询等。 S数用于车载导航的软件有 MAP S等，有很多 GI还

的软件都是基于具体的用途由用户自行开发，大都支

持 NME A一0 8 1 3标准。

除了支持 NME A一0 8 1 3标准输出外，车载导航用的 G没有特殊要求，通测量型甚至导航型】普

GP S即可满足要求。 车载导航软件通过串口与 GP S连接，收来自接 GP S的 N A一0 8 13标准数据，取相应字段，提即可在导航软件中显示定位数据、线、间等信息，路时 并进行相关分析和操作其它方面图 2 GP o f ua r件中的设置选项 SC n g rt软 i o

( )在 NME栏中，击 Ad 2 A点 d按钮，出配置弹对话框(图 3;见 )

在非特殊要求下的导航操作中， NME一0 8 A 13

标准由于其信息的开放性，也得到了广泛应用。例如，们可以通过 W i o s作系统的超级终端或我 n w操 d任何 R 2 2串口通信软件，查看从一台支持 S3来 NI A一0 8、伍 1 3标准的 GP S接收机中输出的定位坐

标、 C时间、 UT卫星星历等信息。这一点，对进行林业普查、环境调查等非常有利，因为用户除了一台笔记本电脑 (掌上电脑 )一个手持导航 G S接收或和 P机外，乎不需要其它设备即可完成作业，几既方便了野外作业，节约了设备和软件成本。又NM E A一0 8 1 3其它方面的应用还包括农业防火、防虫，线路勘察等。

在 G S设备中实现 N A一08 P ME 13输出图 3 G SC niuao软件中的设置页面图 P o f rtr g

T i l列接收机 rmbe系 T i l G S接收机从 4 0、 7 0以后的型号 r e P mb 60 40

( )在 T p栏中，择用户需要的数据输出类 3 ye选型， NME—G如 A GA、 NME—Z A等 ( P A D G S接收机会按照配置的信息逐条输出 )。在 P r栏中选择 ot对应的 GP S串口输出， Feu ec在 rqnny中选择数据输出的频率， 1输出 1次 (H )如 s 1 z。完成后点击 OK, 退出，择的数据类型被加到 NME选 A栏的空白框中(图 4;见 )

都支持 NME一0 8 A 13格式输出的用户定义功能。 相应的软件有 G S C niuao P o f rtr和 C niuain g o f rt g

o T obx另外， T C1手簿的设备菜单中也可进 olo,从 S行相关的设置。

1 .在 G SC niuao软件中的设置 P o f rtr g设置步骤如下： ( )启动 G S C niuao件，择 S r l 1 P o f rtr软 g选 ei aOup t项卡 ( 2; tu选图 )

( ) S r l t u选项下的 P r S ti s中， 4在 e i p t aO u ot t g e n

配置用于输出 N A一 13 ME 0 8数据的 G S串口的通 P信参数如波特率、偶校验、奇流控制等 (图 4。见 )至

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第1 3卷

第 2期

肖远亮： ME N A一0 8 13数据标准在 G s技术中的应用 P

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然后再对选中的串口进行通信配置 (图 7;见 )

图 6 C ri rt nT o o odg ai o l x软件中的设置页面 u o b

图 4 G SC ni rtr件设置中选择数据类型 P o f ua软 g o

此，成对串口输出的配置。完 ( )选择 C n et n选项卡， C nrl栏中， 5 o n ci o在 ot s o

对与 G S接收机相连的 P P C串口进行通信配置，然后点击 C n et o连接 GP o nc N w, S接收机与微机，点击

确定推出程序，即完成全部配置(见图 5。 )图 7 C niuai o x软件中进行通信设置 o f rt nTol g o o b

()成串口配置后，在 A aal框中选择 3完再 vibe l Oup t将其加到 C net框中，后对串口、据 tu, o tns然数

输出类型、数据更新率等进行配置(见图 8; )

图 5 GP o f uao软件中进行通信设置 SC n g rtr i

图 8 C n g rt nT obx软件中设置串 V、 o f uai ol i o o I

2 .在 C niuainT ob x软件中的设置 o f rt o lo g o设置步骤如下：

数据类型及数据更新率

( )次点击 Oup t增加不同类型的 NE 4多 tu可— MA数据类型 (图 9。见 )上述步骤完成后，击 Trnmi按钮，配置点 as t将信息发送到 G S接收机即可。 P 以上配置还可以通过 S v按钮进行存储， ae以便通过 Fl菜单的 O e令直接打开并传输到 G S i e pn命 P

( )动 C ni rt nT

l x软件， Fl菜 1启 o f uai o b g o o在 i e单中选择 Ne及相应的仪器型号。屏幕弹出配置 w对话框 (图 6;见 )

()对话框左下角的 Avibe中选择 Sr 2在 aal框 l ei— a,击 A d按钮，其加到上部的 C net框中， l点 d将 o tns

l硼 - r硼■皤r I I r

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探装

备

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接收机中。

集的 C m n ai s, G S的端口进行通信参 o mui t n项对 P c o数配置 (图 1 )见 0;

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萎F j鱼口 ¨昌禽 誊图 9在 C niuai o o o f rt nTol x软件设置中增加不 g o b同类型的 NME A数据s

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S re( S P) eclD N系列接收机

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以 D NPA ur s0 2GP S q ai S 0 S接收机为例，数 u其据输出配置采用 C nP c o fak软件 (期的配置软件为早C nG S。在该软件中，据的输出格式完全由用 o fP )数

村

l

,图 1 C nP c 0 o fak软件中的通信设置页面

户自己定义，软件本身只给用户提供具有一定意义的变量。以￥G G P GA格式为例，户首先必须在用

()在 F r t项中，看函数项，行必要的 2 omas查进编辑、删 (图 1 )增见 1;

字串前面添加“￥GP GA”头，后对应 NME G字然 A一

08准， 13标陆续添加后面对应的变量及

分隔符。

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在 C nP c件的缺省配置文件中提供了一系列 o fak软变量，户可参照手册查找其具体定义，据具体定用根义来组合需要的输出格式字符串。如， NME￥G G A的输出信息可用如下的 A P G定义表示：￥G GG Z I S XA TUTC 3 O P A, E O( E S(/ 6 O): 9: 2, E O ( E A ( E AB L 4 ) 1 7) ) Z R S X M D G( S( 8 ) ): 0:, S GN( 8 I L 4)::, E O ( E M ( G ( S N S ZR S XA DE AB ( 4 ):17,I G8 ) ) 1: ) S GN( 8 ) E:。 S+D。 E O G 4: W P SZ R (、U: ) HD P, 4: 2’’ MS 1:。 NS, 2, O H8 1:, M。 L: 2’ M’D E::, E ( S A: )C R( 3, H, AG 1 1 Z I D T 4 H 1 ) C R (0 1)

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图 1在 C nP c 1 o fak软件中查看涵数及编辑、增删页面

( )在 C mptdD t项中，义输出信息。对 3 o ue aa定需要激活的信息，要求端口处于 On状态，口输出端

GP S接收机的配置经过以上改变以后，作时工输出的数据为：￥GP GGA, 2 5 5 2 9 9.0 0, 4 1 7 6.0 1 8 3,N。 9 521 9 4

1 9 2,, 0 2, 0. 9,T, . 3 I, 0。 2 . 8 7 8 W 0, 9, 9 2 I 1 2,T 3. I I

状态可设为时间输出、事件输出、P S出等( 1P输通常为时间方式输出 )。在 F r t中，次加入选定 oma栏依的函数项 (图 1 )见 2;

12 (3 (0 ( 0 2 1 ) 1 )其中末尾的(3 (0为回车换行标 1 )1)志)

()连接 G S接收机与 P 4 P C机，行 C nP c执 o fak

软件 T as r菜单的 wr eIia命令。完成对 rnf e i nt l t iGP S接收机的配置。Li e a系列接收机 e

具体操作步骤如下： ()启动 C nP c 1 o fak软件，开缺省的配置文打

件，在软件左边的树状信息栏里选择 Ip tO tu n u/ upt

NME A一0 8 1 3格式输出在 L i 0 ec 3 0系列和 a

l l

:氍I瞳 l髓■雌_ I -

NMEA-0183

第 1 3卷

第 2期

肖远亮： ME N A一0 8 13数据标准在 G S技术中的应用 P

13 3

L i 0 e a5 0系列接收机中都可以实现，配置都是在 c其控制手簿中进行。

键，选择要编辑的 C ni St返回； o f e后 g ( )进入第 4项 Itr cs菜单，择 NME 2 nef e a选 AOu p t tu;

( )选择需要的端口如 P r2按 F3 ME G ) 3 ot; ( S S

键进入信息编辑屏幕，标选中要编辑的信息如光 G GA, F ( DI键， Us设置为 Ye,设按 3 E T)将 e项 s并置输出时间间隔如 1, s以及输出方式如 I dae mmei . t1,成后按 F ( ON返回； y完 1 C T)

( )对其它项进行同样的配置； 4 ( )在 NME Oup t 5 A tu菜单中， F ( VC,按 5DE E)

新建一个通信参数配置(或选择缺省的 R 22项 ) S3, 按 F ( w )对其进行编辑，成后 F ( ON 2 NE键完 1 C T)返回。全部配置即告完成。图 1在 C nP c件中定义输出信息及选定涵数页面 2 o fak软

其它

在其它品牌的接收机 (括测量型 G S和导航 包 P型 GP ), Aste、 r n等， S中如 hehGami大都提供 N A ME一

1。在 L i 0 e a30系列中， c NME A一0

8 13格式的输出配置是在 Mi i so s n的配置中进行，作步骤如操下：

08 13标准输出的配置功能，户可参照手册查看 用

其具体设置方法。

()启动控制器手簿，过复制缺省任务新建 1通一

个 Miin或直接对已有的 Miin进行编辑， so ( so动 ( )进入 Mi in的编辑状态， 2 so在第 (0 7屏幕 11 )

结

束

语

态或静态均可 ); 在 G S的应用中，很多行业已成熟并广泛应 P有用的标准和数据格式。除上面介绍的 NME一 A 0 8准外，有下面几个标准： GP 13标还① S数据通信 方面的 R C S一 14DG S差分标准 ( ai T M C 0 P R do T cncl mmie r rn ev e无线电技术 eh i a C o t ef ie ri s t o Ma S c海上服务委员会针对 G S差分数据链路的通讯所 P制定的建议标准 )其 RT M差分改正格式；及 C②G S数据记录方面的 RI X( cie n e e d n P NE Ree rId p n e t v

菜单下， NME Oupt设置为 On选择相应将 A tu项；的输出端口如 P r2 ot; ()在第 (0 8屏幕菜单下，择相应的要输 3 11 )选出的信息项， Z A或 G如 D GA等，其输出更新率设将置为需要的时间间隔， 1;如 s ( )成其它项配置后存盘退出； 4完 ( )在主菜单下，择 C niuai 5选 o f rt n项，入 g o进 o C mmu i t nP r菜单， (2 0屏幕菜单下， nc i ot ao在 04 )用 F2和 F3键选择对应的端口， Itr c配置为将 nef a项 a

Exhnefr tGP cag ma) S接收机数据交换格式标准； o③G S数据处理方面的 UK A ( i n d m P OO Unt Kig o d e

R一22再配置波特率、据位等， S 3,数完成通信参数配置；

Of h r sc t n P/0 P/ 1系列标准等。熟 f oeAs i i ) l9、2 s o ao 9

悉这些标准，了解其应用领域，深入开发仪器功对能，拓展 G S技术的应用空间大有裨益。 P收稿日期：0 2 1-2 2 0—10

( )以上配置改变后，执行

任务时就可通过 6在

设置的端口输出 N A一 13 ME 0 8标准信息了。 2在 L i 5 0系列控制手簿中，配置步骤如 . e a0 c其下：

( )开机，键盘上的 C ni键， F ( ONF 1按 o f g按 5C G)

_『 IⅦ礓T]Ⅲ I|

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