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当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文.GPS系统使用的伪码一共有两种,分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码.C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒,码间距1微秒,相当于300m；P码频率10.23MHz,重复周期266.4天,码间距0.1微秒,相当于30m.而Y码是在P码的基础上形成的,保密性能更佳.导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息.它是从卫星信号中解调制出来,以50b/s调制在载频上发射的.

GPS通讯协议

GPS的通讯协议比较多,其中国际海上电子协会(National Marine ElectrorucsAssociation．简称NMEA)的NMEA-0183协议是目前普遍使用且为大多数生产商遵循的协议之一.它是一套定义接收机输出的标准信息,有几种不同的格式,每种都是独立相关的ASCII格式,逗点隔开数据流,数据流长度从30-100字符不等,通常以每秒间隔选择输出,它包含了时间、日期、纬度、经度、高度、所用的卫星数、DOP值、差分状态和校正时段等信息.NMEA-0183实际上已成为所有的GPS接收机和最通用的数据输出格式,同时它也被用于与GPS接收机接口的大多数的软件包里.

NMEA-0183协议定义的语句非常多,但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA（定位信息）、$GPGSA（当前卫星信息）、$GPGSV(可见卫星信息)、$GPRMC（推荐定位信息数据格式）、$GPVTG（地面速度信息）、$GPGLL（地理定位信息）等.在具体的GPS应用中,不需要用到NMEA-0183协议的全部信息,而是根据具体的工作,从中选取所需的信息,忽略其他信息.由于推荐定位信息数据格式$ GPRMC的信息量多而数据量较少,因此被民用工程广泛应用.

下面我们就具体了解一下$ GPRMC语句的数据结构：

1.当GPS接收仪和卫星的通讯正常时接收到的$ GPRMC数据如下：

S GPRMC,135142,A,3603.3291,N,10346.3723,E,0.0,230.4,250512,1.3,W,A*3 02

其中数据分别为： (1)$ GPRMC:串头,即语句的ID,表明该语句为NMEA-0183协议的推荐定位信息数据格式.其中RMC为定位语句；

(2) 135142：表示UTC 24小时制的标准时间,格式为“时时／分分／秒秒”.本例中的时间为13点51分42秒；

(3)A或V:表示信号接收状态,其中A表示数据良好,V表示警告；

(4) 3603.3291:表示纬度值,格式为“ddmm.mmmm”；

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(5)N或S：标明南北半球,N为北半球（北纬）、S为南半球（南纬）.本例中该位为N,结合(4)中数据可知现在位置为北纬36度附近；

(6) 10346.3723：表示经度值,格式为“dddmm．mmmm”；

(7)E或W：标明东西半球,E为东半球（东经）、w为西半球（西经）.本例中该位为E,结合(6)中数据可知现在位于论文范文103度附近；

(8)0.0：表示移动速度.本例的速度为0,即处于静止状态；

(9) 230.4：表示方位角,范围为000.0到359.9度；

(10) 250512：为UTC的日期,格式为“论文范文／月月／年年”.本例中的日期为2012年5月25日

(11)1.3：地磁变化（磁偏角）,从000.0到180.0度

(12)W：地磁变化方向,为E或W

2、当GPS接收仪没有和卫星取得联系时$GPRMC数据如下：

$ GPRMC, ,V,等,270512 ,1.3,W,N *2B

该数据并非是一个纯空数据,日期等数据也可能仍然存在,但是判断数据是否有效的关键位肯定是V而不是A.

GPS在广电系统中的应用

广播电视发送工作的目的就是把党和国家的声音及时、有效地传送给干家万户,在确保满足广大人民的精神文化需求的同时还必须做到分秒无误.我们可以通过应用GPS技术中的UTC时间数据来满足在广播电视信号发送工作中对时间准确性的严格要求.同时我们也可以应用GPS定位技术随时掌握广播电视应急广播车的具体位置等信息,为应急播出工作提供有效的技术支持.

如上图,通过分析GPS接收模块接收到的GPS信息,我们可以分离出$ GPRMC数据并得到有效的UTC时间信息.首先通过判断语句串头,在众多NMEA-0183语句中甄别出$GPRMC数据,然后通过判断$ GPRMC数据的有效位是否为A来判断该数据是否有效,最后将有效的S GPRMC数据中的UTC日期与时间信息转换为北京时间.

在国际无线电通信场合,为了方便时间的计量,使用了一个统一的时间,称为通用协调时(UTC,Universal TimeCoordinated).UTC与格林尼治平均时(GMT,Greenwich Mean Time)一样,都与英国伦敦的本地时相同.同时将整个地球分为二十四时区,每个时区都有自己的本地时间.本地时间与UTC时间的转换公式为：

UTC+时区差等于本地时间

由于地球始终保持自西向东的自转,因此,式中的时区差取东区为正,西为负.北京处于东八区,领先UTC八个小时,因此时区差应记为+8.

即：UTC +8等于北京时间

在处理GPS信息中的日期数据时应注意,当UTC时间为16点时,北京时间已经是( 16+8等于) 24点了.例如当UTC时间为5月1日的16:00:01时,北京时间应为0:00:01,且北京时间的日期应为5月2日.但此时GPS数据中的UTC日期数据仍为5月1日,这就需要我们在计算机程序中按照图三中的流程对其进行日期和时间的校准了（流程图中UTC_t、UTC_d、UTC_m、 UTC_y分别表示UTC时间的时、日、月、年数据；BJ_t、BJ_d、BJ_m、BJ_y表示北京时间的时、日、月、年数据）.校准过程中还要特别注意12月底跨年度问题以及闰年时2月份的天数问题.

通过计算获得准确的北京时间后,可以将处理好的时间数据传输给客户端计算机或者数码时钟进行时间显示,如图四.在有效解决了—个播出单位多个部门甚至—个机房多个房间之间的时间不同步问题的同时也可以为自动化播出设备提供统一、准确的参考时间,从技术上保证了各项播出工作准时、同步进行.

随着广播电视事业的发展,广播电视应急广播车的使用范围越来越广泛.我们可以通过技术手段提取GPS数据中的经纬度信息为播出指挥中心提供应急广播车的具体地理位置、行驶速度及方向等信息,从而方便指挥中心全面调配播出资源.

提取经纬度信息和获得时间信息的流程相似.首先通过分析应急广播车上的GPS接收模块接收到的数据,找出语句串头为“$ GPRMC”的推荐定位信息数据；然后通过判断$ GPRMC数据的有效位是否为A来判断该数据是否有效；最后提取有效数据中的经纬度以及移动速度等信息,并通过通讯卫星将数据传递给应急指挥中心供其参考.指挥中心综合分析各辆应急广播车的位置、行驶速度以及行进方向等信息后,结合具体的覆盖任务,可以更加合理有效的调配应急广播车辆,达到最佳的播出覆盖效果.

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