gnss系列知识--相关协议介绍

简介

上一篇介绍了gnss系统中地面用户设备会接收各星座卫星的导航电文和基站发送的差分电文并进行解算，从而得到用户设备的定位信息。那么导航电文是什么协议格式？差分定位中基站输出的数据是什么格式？接收机中的gnss板卡的输入和输出是什么格式？以及他们之间如何进行转换，本篇将对gnss相关的协议进行介绍。

GNSS观测文件协议

GNSS观测文件是GNSS接收机通过对导航卫星的观测而得到的观测数据(伪距、载波等）。

GNSS（全球导航卫星系统）观测文件是记录 GNSS 接收机所采集的卫星观测数据(伪距、载波等）的文件，常见的 GNSS 观测文件格式有 RINEX 格式、Novatel OEM 格式、Trimble 二进制格式等。这里主要介绍RINEX 格式。

RINEX（Receiver Independent Exchange Format）即与接收机无关的交换格式，是目前 GNSS 数据处理中最常用的标准格式。
RINEX 2.11文件命名及包含内容如下图所示。其他RINEX协议版本说明见https://igs.org/formats-and-standards/

NMEA0183协议

NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式。与Rinex是GNSS静态观测数据的统一标准格式一样，NMEA是GNSS定位结果数据的统一标准格式。

常用报文如下

详细介绍一下GGA，示例：

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*<15>
<1> UTC时间，格式为hhmmss.sss。
<2> 纬度，格式为ddmm.mmmm（前导位数不足则补0）。
<3> 纬度半球，N或S（北纬或南纬）。
<4> 经度，格式为dddmm.mmmm（前导位数不足则补0）。
<5> 经度半球，E或W（东经或西经）。
<6> 定位状态，0=无效，1=单点，2=伪距差分，4=RTK固定，5=RTK浮动。
<7> 解算使用的卫星数
<8> HDOP水平精度因子，0.5到99.9。
<9> 正常高（水准高）
<10> 高度单位，M表示单位米。
<11> 高程异常值（大地高（椭球高）与正常高（水准高）的差值）。
<12> 高程异常值单位，M表示单位米。
<13> 数据龄期（表示基站与移动站的同步解算时间差，一般需要小于3s，否则影响精度）。
<14> 差分参考基站标号，从0000到1023（前导位数不足则补0）。
<15> 校验值。

差分电文协议

RTCM（Radio Technical Commission for Maritime Services）差分电文是用于统一基准站给移动站发送的差分数据的电文格式，目前主要有RTCM2.3，RTCM3.0，RTCM3.2三个版本，其中以RTCM3.2为主。另有CMR格式，由美国天宝公司开发。RTXM3.x各电文类型及说明如下：

差分通讯协议

GNSS相关的差分通讯协议均属于应用层协议，如基于TCP_HTTP的Ntrip协议，基于UDP的APIS协议等。

NTRIP（Networked Transport of RTCM via Internet Protocol）：是一种基于互联网协议（通常是TCP/HTTP）的应用层协议，主要用于在网络上传输差分数据。https://software.rtcm-ntrip.org/

APIS（Autonomous Positioning Integrity Service）：是一种基于UDP（User Datagram Protocol）的差分通讯协议，实现基准站差分数据的中转，用于网络1+N的RTK模式测量。

总结

回答简介中的问题：导航电文即GNSS观测文件，是RINEX协议；导航电文输入到板卡后，板卡进行解算，用户可以通过串口向板卡请求NMEA消息。UMD982指令手册
差分定位中，基站通过电台发送的差分电文格式是RTCM电文，通过网络发送的是Ntrip协议或者APIS协议，这两种协议中包含RTCM电文。