Formato NMEA usato dai ricevitori GPS

Una panoramica sul formato NMEA usato dai ricevitori GPS, Glonass, GNSS.

I ricevitori GPS (e GNSS) possono comunicare in formato NMEA.

I dati sono inviati attraverso dei messaggi (sentences) che si differenziano per il loro contenuto.

Ogni sentence è composta da un carattere di inizio "$", da un carattere di fine "*", dal checksum formato da due caratterie infine da <CR><LF>

Dopo il carattere $, due lettere identificano il dispositivo. Per i nostri interessi di navigazione satellitare, sono 3 gli identificativi principali

GP - indica GPS

GL - indica Glonass

GN - indica GNSS

Esistono dei messaggi che sono identificati da "$P" : sono messaggi proprietari, che ciascun produttore può definire e personalizzare. Tali messaggi non sono standardizzati.

Le tre lettere successive identificano il tipo di messaggio. Ogni messaggio, a sua volta ha un contenuto predefinito diviso in vari campi separati da virgole.

I messaggi più comuni sono: GGA, RMC,  GSA, GSV, GLL, VTG, che vediamo in dettaglio

Messaggio GGA

Esempio:
$GPGGA,184936.00,4508.43100,N,00737.21937,E,1,06,1.69,278.4,M,47.2,M,,*5F 

Esempio	Descrizione
GGA	Global Positioning System Fix Data
184936.00	Tempo  18:49:36.00
4508.43100,N	Latitudine  45°08.43100' N
00737.21937,E	Longitudine 7°37.21937' E
1	Qualità del Fix: 0 = Invalido 1 = GPS fix 2 = DGPS fix 3 = Fix GPS PPS  4 = RTK (Real Time Kinematic) intera 5 = RTK float 6 = Navigazione Stimata (dead reckoning) 7 = Input Manuale 8 = Simulazione
06	6 Satelliti usati nella soluzione
1.5	HDOP
278.4,M	Altitudine   278.4  metri s.l.m
47.2 , M	Altezza sul geoide WGS84 =47.2  metri
vuoto	Tempo dall'ultimo aggiornamento DGPS
vuoto	Id della stazione DGPS

Messaggio RMC

Esempio:
$GPRMC,062407.000,A,4507.25481,N,00738.52978,E,52.2,66.7,050811,0.0,W,A*1E

Esempio	Descrizione
RMC	Global Positioning System Fix Data
062407.00	Tempo  06:24:07.00
A	Indicatore del Fix A = Fix Valido V = Fix non valido
4507.25481,N	Latitudine
00738.52978,E	Longitudine
52.2	Velocità 52.2 nodi
66.7	Direzione 66.7 gradi
050811	Data. 5 Agosto 2011
0.0,W	Variazione rispetto al Nord magnetico
A	Indicatore modalità di funzionamento: A = Autonomo D = Differenziale E = Navigazione stimata (dead reckoning) M = Input Manuale S = Simulazione N = Dati non validi

Nota: l'indicatore della modalità di funzionamento potrebbe non essere presente in quanto è il formato NMEA originale non lo prevedeva. Poi il formato è stato esteso per includere anche questo indicatore.

La variazione rispetto al Nord magnetico solitamente non è supportata dai ricevitori consumer (come nel ricevitore usato nell'esempio, che da sempre in output 0.0,W). 

Messaggio GSA

Esempio:
$GPGSA,A,3,15,26,27,28,17,18,,,,,,,2.99,1.69,2.47*0F

Esempio	Descrizione
GSA	DOPs and Active Satellites
062407.00	Tempo  06:24:07.00
A	Indicatore del Fix A = Modalità 2D - 3D automatica M = Modalità 2D - 3D manuale
3	Modalità del fix 1 = Non valido 2 = Fix 2D 3 = Fix 3D
15,26,27,28,17,18,,,,,,,	Lista dei satelliti utilizzati nel fix GPS (1...32) Glonass (65...96)
2.99	PDOP
1.69	HDOP
2.47	VDOP

Messaggio GSV

Il messaggio GSV contiene le informazioni relative ai satelliti visibili (numero di satelliti, ID satellite , Elevazione, Azimuth , CN0). Siccome non è possible inviare messaggi più lunghi di 80 caratteri, è possibile che più messaggi GSV vengano inviati in sequenza.

La visibilità completa si avrà quindi decodificando tutta la sequenza. 

Esempio: 

$GPGSV,3,1,11,02,04,218,22,05,66,233,36,07,32,054,40,08,60,048,49*78

$GPGSV,3,2,11,10,29,163,44,15,18,293,42,19,01,046,23,21,05,328,32*71

$GPGSV,3,3,11,26,53,303,48,27,07,242,32,28,46,137,46,,,,*4F

Esempio	Descrizione
GSV	DOPs and Active Satellites
3	Numero totale di messaggi GSV
1	N. ordinale del messaggio GSV
11	11 = Numero totale di satelliti visibili
02,04,218,22	Quartetto di valori che indica: - ID satellite   (2) - Elevazione (4 gradi)     - Azimuth  (218 gradi) - CN0 (22)
05,66,233,36	come sopra
07,32,054,40	come sopra
08,60,048,49	come sopra

Il CN0 indica l'intensità del segnale ricevuto dal satellite

Azimuth e Elevazione invece indicano la posizione nel cielo del satellite rispetto alla nostra posizione.

Messaggio GLL

Il messaggio GLL contiene la posizione calcolata. E' ridondante rispetto a RMC e GGA

Esempio:
$GPGLL,4507.25481,N,00738.52978,E ,225356.000,A,A*43

Esempio	Descrizione
GLL	Geographic Position, Latitude Longitude
4507.25481,N	Latitudine
00738.52978,E	Longitudine
225356.000	Tempo 22:53:56.000
A	Indicatore del Fix A = Fix Valido V = Fix non valido
A	Indicatore modalità di funzionamento: A = Autonomo D = Differenziale E = Navigazione stimata (dead reckoning) M = Input Manuale S = Simulazione N = Dati non validi

 L'ultimo campo è equivalente al quello presente nel messaggio GPRMC e potrebbe non essere presente in ricevitori più vecchi.

Messaggio VTG

Esempio: 
$GPVTG,143.9,T,,M,0.7,N,1.4,K*6D

Esempio	Descrizione
VTG	Geographic Position, Latitude Longitude
143.9,T	Direzione rispetto al Nord
,M	Direzione rispetto al Nord Magnetico
0.7,N	Velocità in nodi
1.4,K	Velocità in Kmh

Non tutti i ricevitori supportano la direzione rispetto al Nord magnetico. Il ricevitore usato nell'esempio non la supporta, infatti l'output è un campo vuoto.

Formato dei dati

I tempi sono formattati nel seguente modo: 

hhmmss.sss    (h = ore, m = minuti, s = secondi)

Esempio: 062407.000  = 06:24:07.000  

Le date sono formato delle date è simile:

ddmmyy  (d = giorni, m = mesi, y = anni)

Esempio:  050811 = 05 Agosto 2011

Dati di posizione Latitudine/Longitudine

Il formato è ggmm.mmmmm per la Latitudine, gggmm.mmmmm per la Longitudine    (g = gradi, m = minuti)

Esempio: 4507.25481,N,00738.52978,E

Latitudine 45° 07.25481' Nord, Longitudine 7° 38.52978' Est

La velocità è espressa solitamente in nodi. 1 nodo = 1.852 Kmh

Gli angoli (elevazione e azimuth dei satelliti, direzione ) sono espressi in gradi. (Eccetto Latitudine e Longitudine, come visto sopra)

Per le specifiche estensioni Glonass, potete vedere questa pagina:
http://gnss-info.blogspot.com/p/nmea-con-glonass.html

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