之前我們分享了GNSS定位原理，和大家一起解決了Air8000系列無法定位的難題。

很快有新朋友在評論里問：

“我按照教程打開了debug，日志里確實(shí)有數(shù)據(jù)在往外冒，可滿屏全是$開頭的字符串，完全像天書一樣看不懂啊……”

別急，這些看似混亂的字符，其實(shí)是GNSS模塊的“專用語言”——NMEA報(bào)文。

NMEA不僅告訴你位置，還隱藏著衛(wèi)星數(shù)量、信號質(zhì)量、精度因子等關(guān)鍵信息。讀懂NMEA，你才能真正掌握GNSS的應(yīng)用，甚至能一眼看出定位是否真的可靠。

一、NMEA-0183協(xié)議簡介

1983年，美國國家海洋電子協(xié)會NMEA（National Marine Electronics Association）制定了一套通信協(xié)議，旨在解決不同航海電子設(shè)備（如GPS、雷達(dá)、聲吶）之間的數(shù)據(jù)互通問題。

——這套協(xié)議就是NMEA-0183。如今，它已成為GNSS接收機(jī)最廣泛使用的數(shù)據(jù)輸出格式，幾乎所有民用定位模塊都遵守這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

有了NMEA-0183，無論你用的是Air8000A，還是其他品牌的模塊，輸出的數(shù)據(jù)格式都是統(tǒng)一的。開發(fā)者只需要學(xué)會這一種“語言”，就能讀懂所有GNSS模塊的“心里話”。

二、NMEA語句的通用結(jié)構(gòu)

NMEA語句是以ASCII字符串形式輸出的，每條語句以$開頭，以回車換行結(jié)束，結(jié)構(gòu)清晰，便于解析。

先看一條典型的NMEA語句：

$GNRMC,085822.000,A,3308.0992839,N,10659.0587432,E,0.004,0.000,311025,A,S*06

它的結(jié)構(gòu)非常規(guī)范：

其中“地址域”的前兩位表示衛(wèi)星系統(tǒng)來源：

**GP：**僅GPS

**GL：**僅GLONASS

**BD：**僅北斗（部分接收機(jī)用GB）

**GA：**僅伽利略

**GN：**多系統(tǒng)融合（GPS+北斗+GLONASS+伽利略）

現(xiàn)代多模接收機(jī)通常輸出GN開頭的語句，代表聯(lián)合解算的結(jié)果。

三、六大核心NMEA語句詳解

掌握以下六種語句，就能滿足99%的應(yīng)用場景——理解這些語句，就掌握了與GNSS設(shè)備溝通的密碼。在實(shí)際編程解析時(shí)，應(yīng)先根據(jù)語句頭判斷類型，再按字段順序拆分處理，尤其要注意數(shù)值單位（度分、節(jié)、米等）的轉(zhuǎn)換。

第一種：GGA——全球定位系統(tǒng)固定數(shù)據(jù)（最核心）

GGA（Global Positioning System Fix Data）包含了時(shí)間、位置、定位質(zhì)量、衛(wèi)星數(shù)、精度因子、海拔高度等最關(guān)鍵的定位信息，是開發(fā)者最常解析的語句之一。

語句示例：

$GPGGA,085823.000,3308.0992788,N,10659.0587414,E,1,30,0.600,521.809,M,-31.322,M,*65

字段詳解：

解析要點(diǎn)：

1）定位狀態(tài)字段（第6字段）為1或2時(shí)，才表示有效定位。

2）HDOP值小于1為極佳，1-2為優(yōu)秀，2-5為尚可，大于5為差。

第二種：RMC——推薦最小定位信息（最常用）

RMC（Recommended Minimum Specific GNSS Data）包含了時(shí)間、位置、速度、航向、日期等最精簡的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，是許多系統(tǒng)的首選數(shù)據(jù)源。

語句示例：

$GNRMC,085822.000,A,3308.0992839,N,10659.0587432,E,0.004,0.000,311025,A,S*06

字段詳解：

解析要點(diǎn)：

1）狀態(tài)字段（第2字段）為A時(shí)，數(shù)據(jù)才可用。

2）速度單位是節(jié)，如需公里/小時(shí)需乘以1.852。

3）日期字段需要轉(zhuǎn)換為實(shí)際日期：311025表示2025年10月31日（注意年份只有兩位，需自行處理世紀(jì)）。

第三種：GSA——衛(wèi)星精度衰減因子與參與解算衛(wèi)星

GSA（GNSS DOP and Active Satellites）這條語句解釋了定位“質(zhì)量”和“精度”的由來——哪些衛(wèi)星參與了定位，以及幾何精度因子。

語句示例：

$GNGSA,A,3,06,19,195,17,14,14.32,4.01,13.75,1*31

字段詳解：

解析要點(diǎn)：

1）現(xiàn)代多模接收機(jī)會為每個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)輸出一條獨(dú)立的$GNGSA語句（系統(tǒng)標(biāo)識字段不同），最后可能還有一條融合所有系統(tǒng)的“最佳”GSA。

2）PRN號列表可以幫助你了解當(dāng)前使用的是哪些衛(wèi)星。

第四種：GSV——可見衛(wèi)星信息

GSV（GNSS Satellites in View）描繪了當(dāng)前的“天空視圖”，告訴你所有能看到的衛(wèi)星及其信號質(zhì)量。

語句示例：

$GPGSV,3,1,10,9,43,299,45,8,48,187,41,27,68,128,45,7,13,304,30,1*55

字段詳解：

解析要點(diǎn)：

1）GSV語句通常會被拆分成多條發(fā)送，需要拼接所有語句才能獲得完整的可見衛(wèi)星列表。

2）信噪比（SNR）大于40dB-Hz為強(qiáng)信號，30-40為中等，低于30為弱信號，可能無法用于定位。

3）每個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)都會輸出自己的GSV語句，如GPGSV（GPS）、GPGSV（GPS）、BDGSV（北斗）、GLGSV（GLONASS）、GLGSV（GLONASS）、GAGSV（伽利略）。

第五種：ZDA——時(shí)間和日期

ZDA（Time and Date）提供最完整的時(shí)間信息，包括年、月、日、時(shí)、分、秒以及本地時(shí)區(qū)偏移，常用于系統(tǒng)精確授時(shí)。

語句示例：

$GNZDA,124108.000,24,12,2025,00,00*46

字段詳解：

解析要點(diǎn)：

1）ZDA語句提供了完整的4位年份，避免了RMC中兩位年份的世紀(jì)歧義問題，適用于需要精確時(shí)間戳的應(yīng)用。

2）時(shí)區(qū)偏移字段可選，很多接收機(jī)輸出為空或00。如果需要本地時(shí)間，需自行根據(jù)時(shí)區(qū)計(jì)算。

3）該語句通常每秒輸出一次，與RMC的時(shí)間信息一致，但提供更完整的日期格式。

第六種：VTG——地面速度信息

VTG（Track Made Good and Ground Speed）專門提供速度和航向信息，由對地速度和航向角計(jì)算得出，不包含位置信息。

語句示例：

$GNVTG,0.000,T,M,0.004,N,0.008,K,A*2B

字段詳解：

解析要點(diǎn)：

1）真北航向角（第1字段）是最常用的航向數(shù)據(jù)，以度為單位，0°表示正北，90°表示正東。

2）速度提供了兩種單位：節(jié)（N）和公里/小時(shí)（K），可根據(jù)需要選用。注意節(jié)和公里/小時(shí)的換算關(guān)系：1節(jié)=1.852公里/小時(shí)。

3）如果模塊未定位或速度為零，航向角可能輸出0.000或空值。

四、Air8000A實(shí)戰(zhàn)：NMEA日志解析

以Air8000A系列多功能工業(yè)引擎為例，要獲取并分析NMEA日志，首先需要完成軟硬件環(huán)境的準(zhǔn)備，

燒錄成功后，從日志中獲取的原始NMEA數(shù)據(jù)是分析定位性能的第一手資料。

以下是一組來自多系統(tǒng)融合定位日志的分析：

▼ NMEA日志分析 ▼

01. 核心定位結(jié)果

數(shù)據(jù)來自GNRMC和GNRMC和GNGGA語句：

定位狀態(tài)：有效且精度很高（GNGGA中的1表示單點(diǎn)定位，GNGGA中的1表示單點(diǎn)定位，GNRMC中的A表示數(shù)據(jù)有效）。

時(shí)間：UTC 時(shí)間 08:58:23（2025年10月31日，由 $GNRMC中的311025可推算）。

位置：緯度33°08.0992788‘ N；經(jīng)度 106°59.0587414’ E。不同語句間位置高度一致（如 $GNRMC 與 $GNGGA 的經(jīng)緯度僅在小數(shù)點(diǎn)后第6位有微小差異），說明數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

海拔高度：521.809 米（大地高）。

對地速度：0.004節(jié)（約0.0074公里/小時(shí)），表明設(shè)備幾乎完全靜止。

02. 衛(wèi)星視圖與定位質(zhì)量（關(guān)鍵優(yōu)勢）

為何能實(shí)現(xiàn)如此高的精度？答案在GNGSA和GNGSA和xxGSV語句中。

1）多系統(tǒng)聯(lián)合解算

參與解算的衛(wèi)星系統(tǒng)與數(shù)量如下：

GPS：使用了6顆衛(wèi)星（PRN: 09, 04, 16, 08, 27, 26）。

北斗：使用了7顆衛(wèi)星（PRN: 16, 40, 06, 39, 34, 24, 07, 10, 25, 33, 41, 09）。

注意，北斗的$GNGSA語句中列出了12顆衛(wèi)星，表明可用衛(wèi)星極多。

伽利略：使用了4顆衛(wèi)星（PRN: 29, 23, 19, 04）。

格洛納斯：使用了3顆衛(wèi)星（PRN: 03, 42, 60, 02）。

QZSS（日本準(zhǔn)天頂）：可能輔助了2顆衛(wèi)星（PRN: 03, 07, 02）。QZSS 常作為GPS的增強(qiáng)系統(tǒng)。

設(shè)備同時(shí)使用了GPS、北斗、伽利略、格洛納斯 四大系統(tǒng)，并可能輔以QZSS（日本準(zhǔn)天頂系統(tǒng)）增強(qiáng)信號——總計(jì)參與解算的衛(wèi)星超過20顆，為精確定位提供了極佳的冗余度。

2）精度因子（DOP）—— 表現(xiàn)極佳：

PDOP（位置精度因子）：1.075（$GNGSA語句中給出）。

HDOP（水平精度因子）：0.600（$GNGGA和 $GNGSA 中一致）。

VDOP（垂直精度因子）：0.892。

所有DOP值均遠(yuǎn)小于1.5，屬于“極佳”范圍。這表明衛(wèi)星在天空中的幾何分布非常理想，定位的潛在幾何誤差被降到最低。通常，HDOP<1.0意味著水平定位精度可能達(dá)到亞米級甚至更高。

03. 質(zhì)量與誤差統(tǒng)計(jì)

1）定位模式：$GNGSA中的模式為A（自動）和3（3D 定位），表明接收機(jī)自動選擇了最佳的3維定位模式。

2）誤差估計(jì)：$GNGST語句給出了接收機(jī)內(nèi)部的誤差估算：水平定位誤差的RMS（均方根）約為0.820米，半長軸誤差（保守估計(jì)）約為2.916米。這印證了亞米級到米級的定位精度。

綜上所述，這是一組典型的高質(zhì)量多系統(tǒng)GNSS定位數(shù)據(jù)。

清晰地展示了設(shè)備在開闊環(huán)境下，通過GPS、北斗（BDS）、伽利略（GAL）和格洛納斯（GLONASS）多模融合所實(shí)現(xiàn)的高精度、高可靠性定位狀態(tài)。

審核編輯 黃宇