Это вторая часть перевода документации [1] описания приемников GPS/GNSS компании u-blox. Здесь описывается протокол NMEA, через который приемники обмениваются с хостом управляющими и информационными данными. Первую часть перевода с описанием приемника GPS серии u-blox 7 см. по ссылке [2]. Все непонятные термины и сокращения см. в разделе "Словарик" статьи [2].

[18. Обзор протокола NMEA]

Сообщения NMEA, посылаемые приемником GNSS, основаны на спецификации NMEA 0183 Version 2.3. На следующем рисунке показана структура сообщения протокола NMEA.

Для дополнительной информации о стандарте NMEA см. NMEA 0183 Standard For Interfacing Marine Electronic Devices, Version 2.30, March 1, 1998 [3]. Стандарт NMEA позволяет добавлять проприетарные, специфические для производителя оборудования сообщения Они должны помечаться мнемоникой производителя. Компании u-blox присвоена мнемоника UBX, и она используется для всех нестандартных сообщений. Поэтому проприетарные сообщения NMEA имеют в адресном поле установленное значение PUBX. Первое поле данных в сообщении PUBX двумя цифрами идентифицирует номер сообщения.

По сравнению с протоколом UBX протокол имеет меньше возможностей по управлению приемником u-blox и обмену с ним данными.

[19. Конфигурация протокола NMEA]

Протокол NMEA в приемниках u-blox можно сконфигурировать, чтобы он удовлетворял потребностям приложений пользователя, с помощью CFG-NMEA.

Здесь поддерживаются два стандарта NMEA. Версия по умолчанию NMEA 2.3. Альтернативно может быть разрешена версия 2.1 (подробнее о том, на что это влияет при выводе, см. секцию "21. Флаги фиксации позиции в NMEA").

Стандарт NMEA различает приемники GPS, GLONASS и комбинированные GNSS, используя двухбуквенный идентификатор сообщения, 'Talker ID'. В зависимости от модели устройства и конфигурации системы, приемник u-blox может выводить сообщения, используя любой из этих идентификаторов Talker ID.

По умолчанию приемники сконфигурированы для поддержки GPS, SBAS и QZSS, используя 'GP' Talker ID. Приемники, сконфигурированные для поддержки GLONASS используют 'GL' Talker Id, и приемники, сконфигурированные для любой другой системы GNSS или любой другой комбинации GNSS, используют 'GN' Talker ID.

NMEA определяет систему нумерации спутников для GPS, SBAS и GLONASS. Номера спутников для других систем GNSS можно конфигурировать сообщением CFG-NMEA. Номера неизвестных спутников всегда сообщаются в поле NMEA как null (т. е. пустой строкой).

Спецификация NMEA показывает, что сообщение GGA специфично для системы GPS. Однако приемники u-blox поддерживают вывод сообщения GGA для каждого Talker ID.

Флаги фильтрации NMEA

Флаги NMEA

Расширенная конфигурация

[20. Формат широты и долготы]

По стандарту NMEA широта и долгота выводится в формате градусы, минуты и (десятичные) дробные части минут. Чтобы преобразовать градусы и дробные части градусов, или градусы, минуты секунды и дробные части секунд, должны быть преобразованы части 'минуты' и 'дробные части минут'. Другими словами: если приемник GPS сообщает о широте 4717.112671 North (север) и долготе 00833.914843 East (восток), то это:

Latitude 47 Degrees, 17.112671 Minutes
Longitude 8 Degrees, 33.914843 Minutes

или

Latitude 47 Degrees, 17 Minutes, 6.76026 Seconds
Longitude 8 Degrees, 33 Minutes, 54.89058 Seconds

или

Latitude 47.28521118 Degrees
Longitude 8.56524738 Degrees

[21. Флаги фиксации позиции в NMEA]

Эта секция показывает, как u-blox реализует протокол NMEA и условия определения, как устанавливаются флаги.

Флаги в NMEA 2.3 и выше:

Флаги в NMEA 2.1 и ниже такие же, как в NMEA 2.3 и выше, со следующими различиями:

• Поле posMode не выводится для сообщений GLL, RMC и VTG (каждое из этих сообщений имеет на одно поле меньше).
• Поле качества GGA установлено в 1 (вместо 6) для обоих типов фиксаций точного расчета (dead reckoning).

[22. Вывод неправильных/не известных (invalid/unknown) данных]

По умолчанию приемник не выводит неправильных данных. В таких случаях он выводит пустые поля. Достоверная фиксация позиции выводится следующим образом:

$GPGLL,4717.11634,N,00833.91297,E,124923.00,A,A*6E

Неправильная фиксация (но с правильным временем) выводится вот так:

$GPGLL,,,,,124924.00,V,N*42

Вывод в случае неизвестного времени (например при холодном старте):

$GPGLL,,,,,,V,N*64

? Обратите внимание: исключение из вышеупомянутого значения по умолчанию это фиксации dead reckoning, которые также выводятся, когда не достоверны (превышены пределы пользователя).

? Вывод неправильных данных, помеченных флагами 'Invalid/Valid', можно разрешить с помощью сообщения CFG-NMEA протокола UBX. В отличие от стандарта NMEA standard, приемник u-blox сообщает о правильных фиксациях dead reckoning, когда удовлетворяются пользовательские пределы (они не превышены) как допустимых (A) вместо недопустимых (V).

[23. Обзор сообщений NMEA]

Когда сообщения NMEA конфигурируются с помощью сообщения CFG-MSG протокола UBX, должны использоваться значения класса/идентификатора (Cls/ID), показанные в таблице.

[24. Стандартные сообщения]

К стандартным относят сообщения, которые определены в стандарте NMEA.

24.1. DTM

24.1.1. Datum Reference

Структура сообщения:

$xxDTM,datum,subDatum,lat,NS,lon,EW,alt,refDatum*cs[CR][LF]

Пример:

$GPDTM,W84,,0.0,N,0.0,E,0.0,W84*6F
$GPDTM,999,,0.08,N,0.07,E,-47.7,W84*1C

24.2. GBS

24.2.1. GNSS Satellite Fault Detection

Структура сообщения:

$xxGBS,time,errLat,errLon,errAlt,svid,prob,bias,stddev*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGBS,235503.00,1.6,1.4,3.2,,,,*40
$GPGBS,235458.00,1.4,1.3,3.1,03,,-21.4,3.8*5B

24.3. GGA

24.3.1. Global positioning system fix data

Структура сообщения:

$xxGGA,time,lat,NS,long,EW,quality,numSV,HDOP,alt,M,sep,M,diffAge,diffStation*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGGA,092725.00,4717.11399,N,00833.91590,E,1,08,1.01,499.6,M,48.0,M,,*5B

Таблица индикатора качества (Quality Indicator)

24.4. GLL

24.4.1. Широта (latitude) и долгота (longitude), с временем и статусом фиксации позиции

Структура сообщения:

$xxGLL,lat,NS,long,EW,time,status,posMode*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGLL,4717.11364,N,00833.91565,E,092321.00,A,A*60

24.5 GLQ

24.5.1. Опрос стандартного сообщения (если текущий Talker ID == GL)

Структура сообщения:

$xxGLQ,msgId*cs[CR][LF]

Пример:

$EIGLQ,RMC*3A

24.6. GNQ

24.6.1. Poll a standard message (если текущий Talker ID == GN)

Структура сообщения:

$xxGNQ,msgId*cs[CR][LF]

Пример:

$EIGNQ,RMC*3A

24.7. GNS

24.7.1. GNSS fix data (данные фиксации GNSS)

Структура сообщения:

$xxGNS,time,lat,NS,long,EW,posMode,numSV,HDOP,alt,altRef,diffAge,diffStation*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGNS,091547.00,5114.50897,N,00012.28663,W,AA,10,0.83,111.1,45.6,,*71

24.8. GPQ

24.8.1. Опрос стандартного сообщения (если текущий Talker ID == GP)

Структура сообщения:

$xxGPQ,msgId*cs[CR][LF]

Пример:

$EIGPQ,RMC*3A

24.9. GRS

24.9.1. GNSS Range Residuals

Структура сообщения:

$xxGRS,time, mode {,residual}*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGRS,082632.00,1,0.54,0.83,1.00,1.02,-2.12,2.64,-0.71,-1.18,0.25,,,*70

Таблица режима (Mode)

24.10. GSA

24.10.1. GNSS DOP и активные спутники

Структура сообщения:

$xxGSA,opMode,navMode{,sv},PDOP,HDOP,VDOP*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGSA,A,3,23,29,07,08,09,18,26,28,,,,,1.94,1.18,1.54*0D

Таблица режимов работы (Operation Mode)

Таблица режимов навигации (Navigation Mode)

24.11. GST

24.11.1. GNSS Pseudo Range Error Statistics (статистика ошибок позиционирования)

Структура сообщения:

$xxGST,time,rangeRms,stdMajor,stdMinor,orient,stdLat,stdLong,stdAlt*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGST,082356.00,1.8,,,,1.7,1.3,2.2*7E

24.12. GSV

24.12.1. GNSS Satellites in View (видимые навигационные спутники)

Структура сообщения:

$xxGSV,numMsg,msgNum,numSV,{,sv,elv,az,cno}*cs[CR][LF]

Пример:

$GPGSV,3,1,10,23,38,230,44,29,71,156,47,07,29,116,41,08,09,081,36*7F
$GPGSV,3,2,10,10,07,189,,05,05,220,,09,34,274,42,18,25,309,44*72
$GPGSV,3,3,10,26,82,187,47,28,43,056,46*77

24.13. RMC

24.13.1. Recommended Minimum data (рекомендуемый минимум данных)

Структура сообщения:

$xxRMC,time,status,lat,NS,long,EW,spd,cog,date,mv,mvEW,posMode*cs[CR][LF]

Пример:

$GPRMC,083559.00,A,4717.11437,N,00833.91522,E,0.004,77.52,091202,,,A*57

24.14. TXT

24.14.1. Text Transmission (передача текста)

Структура сообщения:

$xxTXT,numMsg,msgNum,msgType,text*cs[CR][LF]

Пример:

$GPTXT,01,01,02,u-blox ag - www.u-blox.com*50
$GPTXT,01,01,02,ANTARIS ATR0620 HW 00000040*67

24.15. VTG

24.15.1. Course over ground and Ground speed (курс и скорость по земле)

Структура сообщения:

$xxVTG,cogt,T,cogm,M,knots,N,kph,K,posMode*cs[CR][LF]

Пример:

$GPVTG,77.52,T,,M,0.004,N,0.008,K,A*06

24.16. ZDA

24.16.1. Time and Date (время и дата)

Структура сообщения:

$xxZDA,hhmmss.ss,day,month,year,ltzh,ltzn*cs[CR][LF]

Пример:

$GPZDA,082710.00,16,09,2002,00,00*64

[25. Сообщения PUBX]

Это проприетарные сообщения, которые определила компания u-blox.

25.1. CONFIG (PUBX,41)

25.1.1. Set Protocols and Baudrate (настройка протоколов и скорости обмена)

Структура сообщения:

$PUBX,41,portId,inProto,outProto,baudrate,autobauding*cs[CR][LF]

Пример:

$PUBX,41,1,0007,0003,19200,0*25

25.2. POSITION (PUBX,00)

25.2.1. Опрос PUBX, сообщение 00

Структура сообщения:

$PUBX,00*33[CR][LF]

Пример:

$PUBX,00*33

25.2.2. Lat/Long Position Data (данные широты/долготы позиции)

Структура сообщения:

$PUBX,00,time,lat,NS,long,EW,altRef,navStat,hAcc,vAcc,SOG,COG,vVel,diffAge,HDOP,VDOP,TDOP,

numSvs,reserved,DR,*cs[CR][LF]

Пример:

$PUBX,00,081350.00,4717.113210,N,00833.915187,E,546.589,G3,2.1,2.0,0.007,77.52,0.007,,0.92,

1.19,0.77,9,0,0*5F

Таблица состояния навигации (Navigation Status)

25.3. RATE (PUBX,40)

25.3.1. Set NMEA message output rate (установка скорости вывода сообщения NMEA)

Структура сообщения:

$PUBX,40,msgId,rddc,rus1,rus2,rusb,rspi,reserved*cs[CR][LF]

Пример:

$PUBX,40,GLL,1,0,0,0,0,0*5D

25.4. SVSTATUS (PUBX,03)

25.4.1. Опрос PUBX, сообщение 03

Структура сообщения:

$PUBX,03*30[CR][LF]

Пример:

$PUBX,03*30

25.4.2 Satellite Status (состояние спутника)

Структура сообщения:

$PUBX,03,GT{,sv,s,az,el,cno,lck},*cs[CR][LF]

Пример:

$PUBX,03,11,23,-,,,45,010,29,-,,,46,013,07,-,,,42,015,08,U,067,31,42,025,10,U,195,33,46,026,18,U,326,

08,39,026,17,-,,,32,015,26,U,306,66,48,025,27,U,073,10,36,026,28,U,089,61,46,024,15,-,,,39,014*0D

Таблица состояний спутника (Satellite Status)

25.5. TIME (PUBX,04)

25.5.1. Опрос PUBX, сообщение 04

Структура сообщения:

$PUBX,04*37[CR][LF]

Пример:

$PUBX,04*37

25.5.2. Time of Day and Clock Information (информация времени для и тактирования)

Структура сообщения:

$PUBX,04,time,date,utcTow,utcWk,leapSec,clkBias,clkDrift,tpGran,*cs[CR][LF]

Пример:

$PUBX,04,073731.00,091202,113851.00,1196,15D,1930035,-2660.664,43,*3C

[Ссылки]

1. u-blox 7 Receiver Description Including Protocol Specification V14 site:u-blox.com.
2. Описание GPS приемника серии u-blox 7, часть 1.
3. NMEA 0183 Standard For Interfacing Marine Electronic Devices site:nmea.org.
4. Протокол UBX в приемниках u-blox 7.