ентации, а также два вида алгоритма фильтра Маджвика, позволяющих объединять результаты измерений инерциального датчика.

3.11. Вычисление глобального местоположения

Датчик глобального местоположения подключен к микроконтроллеру посредством последовательного интерфейса UART. При включении датчик сразу же начинает поиск сигналов навигационных спутников и периодически посылает в микроконтроллер сообщения в формате NMEA [14].

Протокол NMEA разработан национальной ассоциацией морской электроники для обеспечения совместимости навигационного оборудования различных производителей. Большинство программ, работающих с навигацией, имеют поддержку данного протокола. Сообщения NMEA содержат навигационные измерения GPS-приемника: текущая позиция, скорость, время. Каждое сообщение состоит из последовательного набора данных. Наборы данных разделяются между собой запятыми. Все сообщения являются независимыми между собой. На рис. 3.15 изображена структура сообщения.

Рис. 3.15. Структура сообщения NMEA [14]

Каждое сообщение начинается с префикса, после которого следует набор данных, закодированных в виде ASCII символов. После данных располагается символ «*», отделяющий данные сообщения от проверочной суммы.

Заголовок NMEA представляет собой набор из пяти символов. Первые два символа определяют тип сообщения, остальные – название сообщения. Так, все сообщения GPS имеют тип «GP». Длина одного сообщения не может быть более восьмидесяти символов. В случае, если данные имеют больший размер, то они разбиваются на несколько сообщений.

В табл. 3.19 приведен список основных сообщений протокола NMEA.

Таблица 3.19

81

Окончание табл. 3.19

В рамках данной работы используются только несколько типов сообщений из табл. 3.19. Рассмотрим их более подробно.

Самым наиболее используемым сообщением NMEA является сообщение GGA. Оно содержит текущие координаты, высоту, а также количество используемых спутников. Пример сообщения GGA изображен на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Сообщение GGA

На рис. 3.16 в сообщении содержатся следующие данные:123519 – текущее время в формате UTS;

•4807.038, N – 48 градусов и 7.038 минут северной широты;

•011131.000, E – 11 градусов и 31 минута восточной долготы;

•1 – тип решения (если значение равно нулю, значит данные не дос-

товерны);

•08 – количество используемых спутников;

•0.9 – геометрический фактор;

•545.4, M – высота над уровнем моря в метрах;

82

•46.9, M – высота геоида над эллипсоидом WGS84;

•[пустое поле] – время, которое прошло с момента получения последней дифференциальной поправки;

•[пустое поле] – идентификационный номер базовой станции.

Следующее сообщение RMC. Оно содержит весь набор наиболее необходимых данных. Пример сообщения GSA изображен на рис. 3.17.

Рис. 3.17. Сообщение GSA

На рис. 3.17 в сообщении содержатся следующие данные:

•123419 – текущее время в формате UTS;

•А – статус (А – активный , V – игнорировать);

•4807.038, N – 48 градусов и 7.038 минут северной широты;

•011131.000, E – 11 градусов и 31 минута восточной долготы;

•022.4 – текущая скорость движения, узлов;

•084.4 – текущее направление движения, градусов;

•230394 – текущая дата;

•003.1, W – магнитные вариации.

Рассмотрим сообщение GSV. При помощи него имеется возможность узнать детальную информацию о видимых спутниках. Пример сообщения показан на рис. 3.18.

Рис. 3.18. Сообщение GSV

На рис. 3.18 в сообщении содержатся следующие данные:

•2 – количество сообщений GSV в пакете;

•1 – номер сообщения в пакете (от 1 до 3);

•08 – количество видимых спутников;

•01 – номер спутника;

•40 – угол возвышения, градусов;

•083 – азимут, градусов

•46 – соотношение сигнал/шум

Рассмотрим программное взаимодействие микроконтроллера с навигационным приемником.

83