GNSS数据格式

GNSS 数据格式主要分为两大类 ------标准化协议格式(通用、跨设备兼容)和厂商私有格式(设备专属、需定制解析),其中智能座舱、车载导航场景最常用的是 NMEA-0183 协议格式。以下是核心格式的详细说明:

一、 标准化协议格式(主流通用)

这类格式是行业规范,几乎所有 GNSS 模块(GPS / 北斗 / GLONASS)都支持,适合车载系统开发。

1,NMEA-0183 协议

这是车载场景的核心格式,ASCII 文本格式,以 $ 开头、逗号分隔字段、* 后接校验和,支持多系统兼容(前缀区分:GP=GPS、BD= 北斗、GN= 多系统融合)。

常用报文类型(车载开发重点关注):

报文类型 核心作用 车载用途
GGA 三维定位 + 高程 + 卫星状态 判断定位有效性、获取经纬度 / 海拔
RMC 最小定位 + 速度 + 航向 + 日期 实时轨迹计算、车速 / 方向显示
GSA 卫星精度因子 + 参与定位卫星编号 评估定位精度(PDOP/HDOP 值)
GSV 可见卫星信息(方位角 / 信噪比) 诊断卫星信号强度
VTG 地面速度与航向(多单位) 车速校验、导航方向修正
GLL 简易定位(经纬度 + 时间) 轻量化定位场景

2,NMEA 2000 协议

是 NMEA-0183 的升级版,面向车载 / 航海总线场景,采用 CAN 总线传输,支持高速、多设备数据交互,适合与车载 CAN 系统集成(如直接对接智能座舱的总线模块)。

特点:二进制格式、高带宽、支持多节点同时传输、抗干扰性强。

3,RTCM 协议

全称 Radio Technical Commission for Maritime Services,用于差分定位(提升定位精度到厘米级),是基站向车载终端发送差分修正数据的标准格式。

车载场景:自动驾驶、高精度定位(如无人配送车、L4 级自动驾驶)会用到 RTCM 3.0/3.1 版本。

二、 厂商私有格式(设备专属)

这类格式是 GNSS 模块厂商自定义的二进制格式,解析效率高、数据全,但不通用,需厂商提供解析库。

常见类型:

UBX 格式 :u-blox 模块的私有格式,二进制编码,包含比 NMEA 更全的原始数据(如卫星原始观测值、多普勒频移、时钟偏差),适合高精度定位开发。
SiRF 格式 :瑟孚(SiRF)模块的私有格式,支持深度定制数据输出(如自定义刷新率、数据字段)。
北斗 BDS 私有格式:部分国产北斗模块的自定义格式,包含北斗特有的卫星数据(如三频信号、短报文通信数据)。

车载优势:

二进制格式比 NMEA 的 ASCII 格式传输效率更高,占用带宽小,适合智能座舱的低延迟需求。

三、 原始观测数据格式(科研 / 高精度场景)

面向专业测绘、自动驾驶高精度定位,包含卫星原始信号数据,需专业算法解算。

1,RINEX 格式

全称 Receiver Independent Exchange Format,接收机独立交换格式,是 GNSS 原始数据的通用交换标准,支持多系统数据融合(GPS / 北斗 / GLONASS/Galileo)。

数据内容:伪距、载波相位、多普勒频移、卫星钟差等原始观测值。

车载场景:L4/L5 级自动驾驶的高精定位算法开发、差分基站数据记录。

2,SP3 格式

卫星精密星历格式,记录卫星的精确轨道数据,用于高精度定位解算(如厘米级定位)。

四、车载开发选型建议

普通智能座舱导航:优先选 NMEA-0183 协议(GGA+RMC+GSV 组合),兼容性强、解析简单。

车载总线集成场景:选 NMEA 2000 协议,直接对接 CAN 总线,减少数据转换环节。

高精度定位(自动驾驶):选 UBX 私有格式 + RTCM 差分格式,或 RINEX 原始数据格式,兼顾效率与精度。

格式分类 具体格式 核心特点 车载适用场景
标准化文本协议(通用兼容) NMEA-0183 1. ASCII 文本格式,以$开头、逗号分隔字段,易读易解析; 2. 支持多系统前缀:GP(GPS)、BD(北斗)、GN(多系统融合); 3. 常用报文:GGA/RMC/GSA/GSV/VTG; 4. 传输速率中等,兼容性极强 1. 普通智能座舱导航(仪表 / 中控屏定位);2. Android Auto/CarPlay 数据交互;3. 车载导航 SDK 对接(高德 / 百度车机版)
标准化总线协议(车载集成) NMEA 2000 1. 二进制格式,基于 CAN 总线传输;2. 高带宽、低延迟、抗干扰性强;3. 支持多设备节点同时通信,无需额外串口 1. 车载总线一体化集成(与 CAN/LIN 总线联动);2. 多传感器融合(GNSS+IMU + 车速);3. 商用车 / 工程车定位监控
差分定位协议(高精度场景 RTCM 3.0/3.1 1. 二进制格式,用于基站向车载终端发送差分修正数据;2. 支持单频 / 双频差分,提升定位精度至厘米级;3. 包含卫星星历、伪距修正、载波相位修正 1. L2/L3 级辅助驾驶(车道级导航);2. 自动驾驶高精定位(融合 IMU / 激光雷达);3. 无人配送车 / 自动驾驶出租车
厂商私有二进制格式(高效定制) UBX(u-blox) 1. u-blox 模块专属格式,二进制编码,数据量小、解析效率高;2. 包含比 NMEA 更全的原始数据(卫星观测值、时钟偏差、多普勒频移);3. 支持自定义数据输出频率和字段 1. 对解析效率要求高的车载场景;2. 高精度定位算法自研;3. 智能座舱多系统融合定位
SiRF(瑟孚) 1. SiRF 模块专属格式,二进制 / 文本可选;2. 支持深度定制数据输出内容 1. 老旧车载 GNSS 模块适配;2. 特定车型原厂定位系统
原始观测数据格式(科研 / 算法开发) RINEX 1. 接收机独立交换格式,文本 / 二进制可选;2. 包含卫星伪距、载波相位、多普勒频移等原始观测数据;3. 支持多系统数据融合(GPS / 北斗 / GLONASS/Galileo) 1. 车载定位算法科研与自研;2. 高精度定位算法验证与优化;
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