GPS简介：

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。另外一种解释为G/s（GB per s）

GPS全球定位系统的作用是在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和检测，随着全球性空间定位信息应用的日益广泛，其提供的全时域、全天候、高精度定位服务给空间技术、地球物理、大地测绘、遥感技术、军事作战以及人们的日常生活带来了巨大的变化和深远的影响。

GPS模块的购买和使用：

市场上有很多GPS模块，其实就是一个GPS接收机，去淘宝搜索很多，价格一般100-200元，如果批量买会更便宜，例如手机内置的GPS采购价只有几十元，当然其采购量很大。下面是我们使用的天宝公司的一款模块，左边的是天线，右边的是接收机模块。

GPS模块通常不提供PCB,图中的pcb是我们自己画

的，主要是将串口引出来便于通信。

下表中介绍了模块更新频率为1Hz，即每1秒钟模块将通过串口发送一组导航电文，表中列出了静态精度，可见在差分情况24小时水平位置精度可达4米，高度精度可达到5米。表中还给出了启动时间，在信号强度较高时冷启动需要38秒，而热启动仅需2秒左右。

在GPS信号接收时，会受到很多的外界的干扰，比如有云层电离层，还有的就天气的影响,等等都会对信号造成误差的，这些我们无法干预故暂不考虑，下面介绍GPS导航电文格式，一组完整的导航电文格式如下：

$GPGGA,091047.00,3959.7618,N,11619.5350,E,1,07,2.3,60.0,M,-6.5,M,,*4A
$GPGLL,3959.7618,N,11619.5350,E,091047.00,A*0C
$GPGSA,A,3,02,30,24,04,17,23,05,,,,,,2.8,2.3,1.7*3E
$GPRMC,091047.00,A,3959.7618,N,11619.5350,E,0.0,0.0,140105,,*3A
$GPGSV,3,2,12,02,45,287,45,13,31,091,,05,27,293,48,17,23,270,37*7E

所有的信息由$开始，以换行结束，紧跟着$后的五个字符解释了信息的基本类型，多重的信息之间用逗号隔开，<CR>：回车控制符，<LF>：换行控制符。

我们以GPGGA格式来介绍导航电文的信息，GPGGA格式中共包含15条信息，之间用逗号隔开，我们为它们一一标号为1-15如下所示：

$ GPGGA, hhmmss, XXXX.XXXX, N/S, XXXXX.XXXX, E/W,
1 2 3 4 5
X, XX, XXX, 0/-XXXX, M, 0/-XXX, M, XXX, XXXX *hh<CR><LF>
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
各条信息的解释如下
1：世界时（UTC）：hh：时mm：分ss：秒
北京时间（东八时区）=UTC+8（小时）
2：纬度：“度度分分.分分分分”方式表示。小数点后也以分为单位
3：N：北纬S：南纬
4：经度：“度度度分分.分分分分”方式表示。小数点后也以分为单位
5：E：东经W：西经
6：GPS质量指示0：未定位1：GPS定位2：差分GPS定位
7：使用到的卫星数0~12
8：HDOP值水平方向的定位精度劣化程度系数。
3 维定位时也会输出HDOP值。但在未定位时输出“099”。
如果输出语句的经纬度输出设置精度达不到1/10000时，小数点后省略。
9：天线高度0：正数，高于海平面-：负数，低于海平面
10：天线高度单位m
11：地理高度0：正数，高于海平面-：负数，低于海平面
12：地理高度单位m
13：DGPS修正经过的时间差分数据时龄单位=秒
14：差分基准站发播的ID编号
15：校验和

在一组导航电文中，不同格式之间会有重复信息，通过更改模块固件设置可以使其只发送1种或几种数据格式的信息。我们在满足条件的基础上应使用尽可能少的格式，这模块发送的信息字符数就大大降低，从而可以把更新频率设置的更高以提高系统采样频率获得更好的实时性。