Linux GPS原理详解 GPS（Global Positioning System）全球定位系统自上世纪70年代由美国国防部开发以来，已广泛应用于各个领域，从军事导航到民用定位，无不体现其重要性和实用性

    在Linux系统中，通过特定的协议和硬件接口，可以实现对GPS数据的读取和解析
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    本文将详细介绍Linux系统中GPS的原理、数据格式、读取方法及相关应用
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     一、GPS系统原理 GPS系统由三个主要部分组成：空间部分、地面支撑系统和用户设备部分

     1.空间部分：由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星

    这些卫星分布在6个轨道平面上，每个轨道平面包含4颗卫星

    这样的布局确保了地球上任何一点在任何时间都能至少接收到4颗卫星的信号

     2.地面支撑系统：包括1个主控站、3个注入站和5个监测站

    主控站负责计算卫星轨道参数，并将这些数据发送给注入站

    注入站将接收到的数据注入到卫星上，而监测站则负责监测卫星的状态和信号质量

     3.用户设备部分：即GPS接收机，负责接收来自卫星的信号，并通过数据处理获得导航和定位信息

     GPS定位的基本原理是测量已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据计算出接收机的具体位置

    这一过程依赖于卫星星载时钟记录的时间，通过接收到的卫星信号和导航电文，用户接收机可以计算出与每颗卫星的距离，从而确定自身的三维坐标

     二、GPS数据格式与NMEA-0183协议 在Linux系统中，GPS模块通常使用NMEA-0183协议进行数据传输

    NMEA-0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association）制定的标准规格，用于航海电子仪器间的通讯

    这一标准规定了传输资料的格式以及通讯协议，使得不同设备之间能够相互兼容

     NMEA-0183协议定义了多种语句，每个语句是一个ASCII码串，直观且易于识别和应用

    在GPS应用中，常用的语句包括$GPGGA、$GPRMC等

     - $GPGGA：包含经度、纬度、时间、搜星状态、卫星数量、高度、速度等信息

    该语句的格式为：$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12hh

    其中，<1>为UTC时间，<2>为纬度，<3>为纬度半球（N或S），<4>为经度，<5>为经度半球（E或W），<6>为GPS状态，<7>为使用卫星数量，<8>为水平精度因子（HDOP），<9>为海拔高度，<10>为大地椭球面相对大地水准面的高度，<11>为差分时间，<12>为差分站ID号

     - $GPRMC：包含UTC时间、状态、经度、纬度、速度、方位、日期等信息

    该语句的格式为：$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>

    其中，<1>为UTC时间，<2>为状态（A=定位，V=导航），<3>为经度，<4>为纬度，<5>为速率，<6>为方位，<7>为UTC日期，<8>为磁偏角，<9>为磁偏角方向，<10>为模式指示，<11>为校验和

     三、Linux系统中GPS数据的读取与解析 在Linux系统中，读取GPS数据通常通过串口通信实现

    GPS模块通过串口发送数据到计算机，计算机则通过串口读取并解析这些数据

     1.串口设置： -波特率：通常设置为4800bit/s，这是NMEA通讯协议定义的标准通讯接口参数

     -数据位：8位

     -停止位：1位

     -奇偶校验：无

     在Linux中，可以通过`termios`结构体设置串口参数

    `termios`是在POSIX规范中定义的标准接口，表示终端设备（包括虚拟终端、串口等）

     2.数据读取与解析： 通过串口读取到的GPS数据是以逗号分隔的ASCII码串

    解析这些数据的关键在于识别帧头和分隔符，并提取出需要的信息

     例如，解析$GPGGA语句时，可以依次提取出UTC时间、纬度、经度、海拔高度等信息

    这些信息通常以固定的顺序和格式出现在字符串中，因此可以通过字符串解析的方法将它们分离出来

     在C语言中，可以使用`strtok`函数来分解字符串

    `strtok`函数以指定的分隔符为基准，将字符串分解为一系列子字符串

    通过循环调用`strtok`函数，可以依次获取每个字段的值

     需要注意的是，当遇到连续的分隔符时，`strtok`函数会自动跳过这些分隔符，并返回下一个字段的值

    因此，在解析过程中，需要特别注意处理这种情况，以避免字段错位

     四、GPS在Linux系统中的应用 GPS在Linux系统中的应用非常广泛，涵盖了导航、定位、测量等多个领域

    以下是一些常见的应用场景： 1.车辆导航：通过GPS获取车辆的实时位置、速度和方向信息，实现导航和路线规划功能

     2.工程施工：在道路、桥梁、隧道等工程施工中，使用GPS进行工程测量和定位，确保施工的精度和准确性

     3.勘探测绘：在野外勘探和城区规划中，使用GPS进行地形测量和地图绘制，提高工作效率和准确性

     4.个人导航：在个人旅游和野外探险中，使用GPS进行定位和导航，确保安全和方向正确

     5.精确定时：在天文台、通信系统基站、电视台等场所，使用GPS进行精确定时，确保时间同步和准确性

     五、总结 GPS作为一种重要的定位技术，在Linux系统中得到了广泛的应用

    通过NMEA-0183协议和串口通信，Linux系统可以方便地读取和解析GPS数据

    这些数据在车辆导航、工程施工、勘探测绘、个人导航和精确定时等领域发挥着重要作用

     在实际应用中，需要注意串口参数的设置、数据的读取与解析以及处理连续分隔符的情况

    通过合理的编程和算法设计，可以实现高效、准确的GPS数据读取和解析功能，为各种应用场景提供有力的技术支持