گیرنده های GPSو استاندارد NMEA

 

گیرنده برنامه نویسی چیست؟

گیرنده های GPS ، اطلاعاتی را از ماهواره ها دریافت میکنند و سپس با محاسبه فاصله خود از ماهواره هایی که در دید هستند موقعیت مکانی خود را بدست می آورند. سپس اطلاعات دریافت شده و نیز موقعیت محاسبه شده را با توجه به استاندارد  NMEA(National Marine Electronics Association)تنظیم میکنند و آن ها را به صورت سریال با نرخ انتقال 4800BPSارسال می کنند. پرتکل ارتباط سریال GPS در استاندارد NMEA به صورت استاندارد RS232 و با تنظیمات زیر می باشد:

استاندارد NMEA چیست؟

انجمن ملی تجهیزات الکترونیک دریایی ، استاندارد توسعه یافته ای برای مشخص کردن نحوه ارتباط بین وسایل الکترونیکی دریایی می باشد. این استاندارد به تجهیزات الکترونیکی دریایی اجازه میده که با کامپیوتر ها ارتباط برقرار کرده و اطلاعات خود را به آنها ارسال کنند. گیرنده های GPS هم با این استاندارد کار می کنند. اکثر برنامه های کامپیوتری و دستگاه هایی هم که اطلاعات مکانی را ارسال می کنند با این استاندارد کار میکنند.

اطلاعات دریافتی از گیرنده های GPS شامل اطلاعات زیادی از قبیل موقعیت(طول وعرض جغرافیایی)، ارتفاع، سرعت، زمان و ... میباشد. استاندارد NMEA وظیفه مرتب کردن رشته ارسالی را دارد. در این استاندارد انواع رشته هایی وجود دارند که حاوی انواع اطلاعات میباشند که مستقل از رشته های دیگر است. استاندارد NMEA همچنین به سازندگان تجهیزات مکان یابی اجازه میدهد رشته کدهای خاص کمپانی خود طراحی کنند. مثلا تمام دستگاه ها دارای دو حرف پیشوند در اول رشته ای هستند که نوع دستگاه را مشخص میکند مثلا برای GPS دوحرف GP در ابتدای جمله می آید. به دنبال این دو حرف سه حرف دیگر نیز میآید که نشان دهنده طول جمله می باشد.برای مشخص شدن اطلاعات سازنده نیز حرفP به دنبال سه حرف دیگر که معرف سازنده می باشد می آید مثلا برای شرکت سونی PSNY می باشد.

تمام رشته ها با علامت $ شروع می شوند و دیتای دریافتی به صورت کد های ASCII می باشد و پایان جمله نیز شامل یک علامت * و دو عدد checksum می باشد اطلاعات مختلف هر رشته با ”.“ از هم جدا مي شود و در پایان هر رشته کاراکتر ”CR“ و سپس ”LF“ مي آید که در استاندارد اسکي کدهاي هگز 0D و 0A را دارند. این دو کاراکتر خاص نمایانگر انتهاي رشته هستند.

اکنون به شرح برخی از این رشته ها میپردازیم:

$GPGGA- Global Positioning System Fix Data اطلاعات ثابت:

این رشته اطلاعاتي نظیر زمان، طول و عرض جغرافیایي و تعداد ماهواره در حال استفاده و غیره را به ما مي دهد. فرمت این رشته به صورت زیر است:
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>, M,<10>,M,<11>,<12>,*<13><CR><LF>
مثال:
$GPGGA,104549.04,2447.2038,N,12100.4990,E,1,06,01.7,00078.8,M,0016.3,M,,*5C<CR><LF>
جدول پایین تک تک قسمت هاي رشته را معرفي کرده است:

طول و عرض جغرافیایي با زمان و وضعیت نقاط(GLL)
این رشته اطلاعاتي نظیر طول و عرض جغرافیایي و زمان را در اخیار ما قرار مي دهد.
$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*<8><CR><LF>
مثال:
$GPGLL,2447.2073,N,12100.5022,E,104548.04,A,A*65<CR><LF>

$GPGSV- (Satellites in view) ماهواره های در دید:      

اطلاعاتی راجع به ماهواره های در دید گیرنده GPS را نشان می دهد. هرجمله GPGSV اطلاعات مربوط به 4 ماهواره را نشان می دهد بنابراین به 3 جمله نیاز داریم تا کل اطلاعات را در مورد ماهواره ها داشته باشیم. یک جمله GPGSVتعداد ماهواره های بیشتری نسبت به جمله GPGGAنشان می دهد و نیز تعداد ماهواره هایی را که در دید نیستند را هم نشان می دهد.

این جمله همچنین نسبت سیگنال به نویزSNR را با عددی بین0 تا99 نشان میدهد.این رشته همچنین تعداد PNR و زاویه محور و.. را نیز در اختیار ما قرار می دهد.

$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,…,<4>,<5>,<6>,<7> *<8><CR><LF>
مثال:
$GPGSV,2,1,08,26,50,016,40,09,50,173,39,21,43,316,38,17,41,144,42*7C<CR><LF>

ماهواره هاي فعالGSA
این رشته مد کاري گیرنده ي GPSو ماهواره هایي که براي ناوبري استفاده شده اند را به ما مي دهد.
$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>*<7><CR><LF>
مثال:
$GPGSA,A,3,26,21,,,09,17,,,,,,,10.8,02.1,10.6*07<CR><LF>

اطلاعات ترانزیت توصیه شده ی (RMC)GPS

این رشته اطلاعاتي نظیر زمان، طول و عرض جغرافیایي، کورس و سرعت را به ما مي دهد.
فرمت:
$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*<13><CR><LF>
مثال:
$GPRMC,104549.04,A,2447.2038,N,12100.4990,E,016.0,221.0,250304,003.3,W,A*22<CR><LF>

کورس روي زمین و سرعتVTG
این رشته انواع کورس و سرعت را به ما مي دهد

 $GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*<6><CR><LF>
مثال:
$GPVTG,221.0,T,224.3,M,016.0,N,0029.6,K,A*1F<CR><LF>

زمان و تاریخZDA
این رشته زمان به وقت محلي گرینویچ و تاریخ میلادي را به ما مي دهد
$GPZDA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>*<7><CR><LF>
مثال:
$GPZDA,104548.04,25,03,2004,,*6C<CR><LF>
دقت شود که GPS اطلاعات و رشته هاي NMEA را هر یک ثانیه یک بار ارسال مي کند و کافي است ما این اطلاعت را از طریق پورت سریال بخوانیم و نیاز به انجام کار خاصي جهت اینکه GPS اطلاعات را ارسال کند نیست.

دقت شود که GPS در فضاي باز و بدون سقف مي تواند اطلاعات ارسالي ماهواره ها را دریافت کند و در ساختمان ها و مکان هاي سر پوشیده نمي تواند اطلاعات ماهواره اي را به درستی دریافت و یا ارسال کند. )در وسایل نقلیه و جاهایي که سقف آنها نازک است مشکلي براي دریافت اطلاعات ماهواره اي وجود ندارد.(

همه جملات GPS در زیر آمده است:

S.No.	رشته	توضیحات
1	$GPAAM	Waypoint Arrival Alarm
2	$GPALM	GPS Almanac Data
3	$GPAPA	Autopilot Sentence "A"
4	$GPAPB	Autopilot Sentence "B"
5	$GPASD	Autopilot System Data
6	$GPBEC	Bearing & Distance to Waypoint, Dead Reckoning
7	$GPBOD	Bearing, Origin to Destination
8	$GPBWC	Bearing & Distance to Waypoint, Great Circle
9	$GPBWR	Bearing & Distance to Waypoint, Rhumb Line
10	$GPBWW	Bearing, Waypoint to Waypoint
11	$GPDBT	Depth Below Transducer
12	$GPDCN	Decca Position
13	$GPDPT	Depth
14	$GPFSI	Frequency Set Information
15	$GPGGA	Global Positioning System Fix Data
16	$GPGLC	Geographic Position, Loran-C
17	$GPGLL	Geographic Position, Latitude/Longitude
18	$GPGSA	GPS DOP and Active Satellites
19	$GPGSV	GPS Satellites in View
20	$GPGXA	TRANSIT Position
21	$GPHDG	Heading, Deviation & Variation
22	$GPHDT	Heading, True
23	$GPHSC	Heading Steering Command
24	$GPLCD	Loran-C Signal Data
25	$GPMTA	Air Temperature (to be phased out)
26	$GPMTW	Water Temperature
27	$GPMWD	Wind Direction
28	$GPMWV	Wind Speed and Angle
29	$GPTTM	Tracked Target Message
30	$GPVBW	Dual Ground/Water Speed
31	$GPVDR	Set and Drift
32	$GPROO	Waypoint active route (not standard)
33	$GPOLN	Omega Lane Numbers
34	$GPVHW	Water Speed and Heading
35	$GPVLW	Distance Travelled through the Water
36	$GPVPW	Speed, Measured Parallel to Wind
37	$GPVTG	Track Made Good and Ground Speed
38	$GPWCV	Waypoint Closure Velocity
39	$GPWNC	Distance, Waypoint to Waypoint
40	$GPTRF	Transit Fix Data
41	$GPSTN	Multiple Data ID
42	$GPRMA	Recommended Minimum Specific Loran-C Data
43	$GPRMB	Recommended Minimum Navigation Information
44	$GPRMC	Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data
45	$GPROT	Routes
46	$GPSFI	Scanning Frequency Information
47	$GPOSD	Own Ship Data
48	$GPROT	Rate of Turn
49	$GPRPM	Revolutions
50	$GPRSA	Rudder Sensor Angle
51	$GPRSD	RADAR System Data
52	$GPWPL	Waypoint Location
53	$GPXDR	Transducer Measurements
54	$GPXTE	Cross-Track Error, Measured
55	$GPXTR	Cross-Track Error, Dead Reckoning
56	$GPZDA	Time & Date
57	$GPZFO	UTC & Time from Origin Waypoint
58	$GPZTG	UTC & Time to Destination Waypoint

 

دریافت این مقاله به صورت فایل PDF

حجم فایل:900kb

در قسمت بعد نحوه برنامه نویسی و ارتباط ماژول GPS با میکروکنترلر ATMEGA32 را شرح خواهیم داد با ما همراه باشید.

 

مطالب مرتبط :

ساخت ساعت بسیار جالب و مفهومی با آردوینو آموزش ساخت بی سیم واکی تاکی با برد ۵ کیلومتر اسیلاتور کریستالی چیست و کاربرد آن کجاست دانلود کتاب فارسی آموزش تعمیرات کامپیوتر آموزش کامل کار با مولتی مترهای آنالوگ و دیجیتال زبان برنامه نویسی XOD برای آردوینو و رسپبری پای جدول نمادهای معروف قطعات الکترونیکی

برچسب ها: