優(yōu)化GNSS定位效率需掌握科學(xué)調(diào)試方法。本文將以Air8000核心板為例，分享定位調(diào)試從原理到實(shí)踐，提供系統(tǒng)化解決方案，讓您的設(shè)備實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)、快速定位。

一、定位相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 GPS工作原理簡介

1）GPS技術(shù)的發(fā)展歷程

全球定位系統(tǒng)（GPS）起初由美國國防部開發(fā)，用于提供精確的定位和導(dǎo)航信息。隨著時(shí)間推移，它從軍事應(yīng)用擴(kuò)展到商業(yè)和民間領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了全天候、全球范圍內(nèi)的精確地理位置服務(wù)。

2）GPS系統(tǒng)組成

GPS系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：太空中的衛(wèi)星群、地面控制站和接收器。衛(wèi)星負(fù)責(zé)發(fā)送信號(hào)，地面控制站監(jiān)測衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，而接收器則用于接收信號(hào)并計(jì)算位置信息。

3）信號(hào)接收與定位計(jì)算

GPS接收器通過與至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)進(jìn)行交差定位，借助衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)、時(shí)間戳和用戶位置等信息，使用三角測量法計(jì)算出接收器的精確位置、速度和時(shí)間。

1.2 不同地球坐標(biāo)系的區(qū)別

1）WGS-84坐標(biāo)系

國際標(biāo)準(zhǔn)，GPS坐標(biāo)（Google Earth使用或者GPS模塊）。即地球坐標(biāo)系，國際上通用的坐標(biāo)系。

設(shè)備一般包含GPS芯片或者北斗芯片獲取的經(jīng)緯度為WGS-84地理坐標(biāo)系。谷歌地圖采用的是WGS-84地理坐標(biāo)系（中國范圍除外，谷歌中國地圖采用的是GCJ-02地理坐標(biāo)系）。

2）GCJ-02坐標(biāo)系

中國坐標(biāo)偏移標(biāo)準(zhǔn)，Google Map、高德、騰訊使用。

GCJ-02坐標(biāo)系即火星坐標(biāo)系，WGS-84坐標(biāo)系經(jīng)加密后的坐標(biāo)系。出于國家安全考慮，國內(nèi)所有導(dǎo)航電子地圖必須使用國家測繪局制定的加密坐標(biāo)系統(tǒng)，即將一個(gè)真實(shí)的經(jīng)緯度坐標(biāo)加密成一個(gè)不正確的經(jīng)緯度坐標(biāo)。

3）BD-09坐標(biāo)系

百度坐標(biāo)偏移標(biāo)準(zhǔn)，Baidu Map使用，GCJ-02坐標(biāo)系經(jīng)加密后的坐標(biāo)系。

- Air8000定位糾偏 -

Air8000使用國際標(biāo)準(zhǔn)WGS-84坐標(biāo)系，所以開發(fā)者在國內(nèi)常見地圖定位時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)與實(shí)際情況有幾十米的誤差。

這并非模塊問題，而是國內(nèi)地圖采用了非標(biāo)坐標(biāo)系所致。國內(nèi)常見地圖如高德地圖使用GCJ-02坐標(biāo)系，百度地圖使用BD-09坐標(biāo)系。

因此開發(fā)者需要對(duì)Air8000輸出的經(jīng)緯度進(jìn)行糾偏處理，才能在國內(nèi)的地圖上實(shí)現(xiàn)精確定位。

坐標(biāo)系糾偏參考：http://www.openluat.com/GPS-Offset.html

二、GNSS報(bào)文格式

Air8000的GNSS輸出數(shù)據(jù)報(bào)文，符合NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)格式。

NMEA（National Marine Electronics Association）是美國國家海洋電子協(xié)會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，旨在解決航海電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)互通問題。其核心價(jià)值在于通過統(tǒng)一接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備（如GPS、雷達(dá)、聲吶）的兼容性，提升系統(tǒng)集成效率。

2.1 通用NMEA語句類型

2.2 NMEA語句格式

NMEA-0183協(xié)議采用ASCII碼來傳遞GPS定位信息，我們稱之為幀。

幀格式形如：$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh(CR)(LF)

“$”：幀命令起始位；

aaccc：地址域，前兩位為識(shí)別符（aa），后三位為語句名（ccc）；

ddd…ddd：數(shù)據(jù)；

“*”：校驗(yàn)和前綴（也可以作為語句數(shù)據(jù)結(jié)束的標(biāo)志）；

hh：校驗(yàn)和（check sum），$ 與*之間所有字符 ASCII 碼的校驗(yàn)和（各字節(jié)做異或運(yùn)算，得到校驗(yàn)和后，再轉(zhuǎn)換 16 進(jìn)制格式的 ASCII 字符）；

(CR)(LF)：幀結(jié)束，回車和換行符。

核心語句和字段解析可參考下方擴(kuò)展知識(shí)：

三、GNSS測試環(huán)境

有部分用戶，需要測試Air8000內(nèi)部GNSS的穩(wěn)定性，但因?yàn)锳ir8000的UART2（也就是GPS對(duì)應(yīng)的串口）RX不能直接和外部通訊，只能通過Cat.1主控給它發(fā)指令控制。

所以使用我們提供的測試工具，不能直接測試100次或者1000次冷熱啟動(dòng)，需要使用Lua腳本控制模塊對(duì)接PC端測試工具。如果只是想看看CN值、當(dāng)前位置，那可以直接接UART2的TX出來對(duì)接PC端工具。

軟件環(huán)境及最新實(shí)操教程詳見：

https://docs.openluat.com/air8000d/luatos/app/gnss/gps_debug/

本文主要講解硬件環(huán)境及測試工具相關(guān)要點(diǎn)，后續(xù)會(huì)分享測試工具的詳細(xì)用法。

3.1 硬件環(huán)境

1）主要硬件準(zhǔn)備

Air8000核心板+GPS天線套件；

支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)?a target="_blank">USB數(shù)據(jù)線；

TTL轉(zhuǎn)USB工具；

Win10及其以上PC電腦。

2）接線要點(diǎn)說明

核心板套件組裝好連接USB數(shù)據(jù)線，將TTL轉(zhuǎn)USB連接到Air8000核心板的UART2上面。

需要注意的是需要將TTL轉(zhuǎn)USB的RX與核心板UART2的RX連接，TX與和核心板UART2的TX相連接（這是因?yàn)镚PS芯片串口與Cat.1芯片的串口是交叉相連的）。

連接好后如下圖所示：

3.2 GNSS PC端測試工具

1）工具下載鏈接

https://docs.openluat.com/air8000d/luatos/app/gnss/gps_debug

下載好的GNSS PC端測試工具為一個(gè)壓縮包，需要解壓后打開如圖所示EXE文件：

2）測試工具使用要點(diǎn)

打開測試工具后，可以看見如下界面：

選擇左上角的“打開串口”后，選擇對(duì)應(yīng)的端口號(hào)以及波特率即可，Air8000的GPS對(duì)應(yīng)的波特率為115200。其他的不用管，默認(rèn)即可。

打開端口后，等待片刻，即可看見模塊定位成功輸出的位置信息以及其他信息，左上角為NMEA原始數(shù)據(jù)，下面的均為從NMEA數(shù)據(jù)中解析出的各種信息（注：此處地圖視圖需要電腦鏈接網(wǎng)絡(luò)，才可找到對(duì)應(yīng)經(jīng)緯度的坐標(biāo))。

如果沒有輸出經(jīng)緯度：則證明GNSS未打開，需要檢查腳本 GPS電源是否打開，如果長時(shí)間沒有定位成功，可以參考教程“Air8000無法定位情況分析”進(jìn)行排查。

如果連接成功，則可以看到下面的現(xiàn)象：

測試工具更多操作詳見：https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/gnss/gnss_test/

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇