1 引言

　　GPS 系統(tǒng)由多顆衛(wèi)星組成，運(yùn)行在受大氣影響甚微的高軌道上，可以用來授時、測距、測量位置、測量運(yùn)動載體的速度及方向。如今GPS 接收設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛，但一般都是單個GPS 接收設(shè)備工作，只有在一些專業(yè)設(shè)備上才采用多個GPS 接收設(shè)備協(xié)同工作，以獲取高精度的位置、速度、方向等。但這些設(shè)備都很專業(yè)，價格昂貴，一般人很少有機(jī)會接觸和使用。本文中討論一種簡單易行，低成本的多GPS 接收設(shè)備協(xié)同工作，以獲取載體在運(yùn)動狀態(tài)中方向的定向儀的實(shí)現(xiàn)。

　　2 GPS 定向

　　GPS 可以用來確定運(yùn)動載體瞬時速度的大小及方向，其原理是利用多普勒原理使用無線電信號來進(jìn)行測定。由于衛(wèi)星與運(yùn)動的載體之間存在相對運(yùn)動，根據(jù)多普勒頻移原理，衛(wèi)星播發(fā)的信號頻率在運(yùn)動載體接收時會產(chǎn)生頻移，通過觀測這個頻移量可得到速度的數(shù)值及方向。

　　市面上常見的普通GPS 都支持NMEA 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，所謂“NMEA 協(xié)議”是由美國國家海洋電子協(xié)會（NMEA- The National Marine Electronics Association） 制定的一套通訊協(xié)議，是為了在不同的GPS 導(dǎo)航設(shè)備中建立統(tǒng)一的BTCM（海事無線電技術(shù)委員會）標(biāo)準(zhǔn)。GPS 接收設(shè)備根據(jù)NMEA- 0183 協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到PC 機(jī)、PDA 等設(shè)備。

　　NMEA- 0183 協(xié)議定義的語句非常多，但是常用的或者說兼容性最廣的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL 等，其中，我們只給出重點(diǎn)使用的常用NMEA- 0183 語句的字段定義解釋：

　　（1）$GPGGA：包含當(dāng)前點(diǎn)位的位置信息

　　例：$GPGGA，092204.999，4250.5589，S，14718.5084，E，1，04，24.4，19.7，M，，，，0000*1F

　　字段0：$GPGGA，語句ID，表明該語句為Global PositioningSystemFix Data（GGA）GPS 定位信息

　　字段1:UTC 時間，hhmmss.sss，時分秒格式

　　字段2：緯度ddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段3：緯度N（北緯）或S（南緯）

　　字段4：經(jīng)度dddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段5：經(jīng)度E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）

　　字段6:GPS 狀態(tài)，0= 未定位，1= 非差分定位，2= 差分定位，3= 無效PPS，6= 正在估算

　　字段7：正在使用的衛(wèi)星數(shù)量（00 - 12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段8:HDOP 水平精度因子（0.5 - 99.9）

　　字段9：海拔高度（- 9999.9 - 99999.9）

　　字段10：地球橢球面相對大地水準(zhǔn)面的高度

　　字段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）

　　字段12：差分站ID 號0000 - 1023 （前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0，如果不是差分定位將為空）

　　字段13：校驗(yàn)值

　?。?）$GPVTG：包含速度及方向信息

　　例：$GPVTG，89.68，T，，M，0.00，N，0.0，K*5F

　　字段0：$GPVTG，語句ID，表明該語句為Track MadeGood and Ground Speed（VTG）地面速度信息

　　字段1：運(yùn)動角度，000 - 359，（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段2:T= 真北參照系

　　字段3：運(yùn)動角度，000 - 359，（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段4:M= 磁北參照系

　　字段5：水平運(yùn)動速度（0.00）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段6:N= 節(jié)，Knots

　　字段7：水平運(yùn)動速度（0.00）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）

　　字段8:K= 公里/ 時，km/h

　　字段9：校驗(yàn)值