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<12> *hh
5) ZDA —— 时间信息(SiRF Timing Message) $GPZDA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>*hh
位置 <1> <2> <3> <4> <5> <6> *hh
内容 UTC时间 日 月 年 时区小时 时区分钟 校验和(Checksum) 描述 hhmmss.sss 01 ~ 31 01 ~ 12 1980 ~ 2079 与UTC的偏量 与UTC的偏量 信息传输结束 第二节 基于WINDOWS API的串口通信研究
串行端口是一种非常重要的通信资源，它是CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从CPU经过串口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收时，串行的位被转换为字节数据。
串行端口在传输方式上可分为3种：单工通信、半双工通信和全双工通信。在通信方式上又可分为同步通信方式和异步通信方式两种。本文所设计的软件传输通信方式是基于RS-232串行接口标准的全双工异步通信方式。
在Windows下开发串行通行程序的方法两种：MSComm控件编程和Windows API串口编程。由于利用Windows API函数进行串口程序设计时较前者具有更高的灵活性和可移植性，故本文中软件应用了这种通信方式。
在Windows环境下，串口是系统资源的一部分，应用程序要进行串口通信，必须先向系统申请资源（打开串口），并在结束通信后释放资源（关闭串口）。由于串口资源在Win32环境中是被作为文件来对待的，因此，在通信过程中，可
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将串口作为文件来处理，例如使用CreateFile，ReadFile函数分别来打开和读取串口资源。[8]串口通信的实现大致有以下几个过程。
1. 打开串口，初始化串口配置
使用CreateFile函数打开指定串行端口(例如设定逻辑端口名称为“COM1”)获取串口句柄，并设定共享模式为独占，访问模式为读写，创建方式为打开已存串口，传输方式为异步。
在获取串口句柄后，设置输入和输出缓冲区的大小（本软件中缓冲区大小为4096），超时信息（COMMTIMEOUTS结构体初始化）及串口信息（串口设备
控制块DCB初始化）。针对NMEA-0183协议的相关规定，在这里对串口信息（串口设备控制块DCB）中的相关变量进行修改，将波特率（BaudRate）默认值设定
为4800，每字节位数（ByteSize）为8bit，无奇偶校验位，停止位为1bit。
2. 全局监控串口事件
建立全局的线程函数ThreadFunction(LPVOID pParam)，用于检测串口中的事件，一旦检测到串口中有数据接受，将发送消息WM_COMMNOTIFY，调用OnCommNotify(WPARAM wParam, LPARAM lParam)消息处理函数接受数据。
3. 串口数据读写
在进入消息处理函数后，使用DWORD ReadComm(char *buf, DWORD dwLength)来获取串行数据（数据获取通过文件读操作ReadFile完成）。并针对获取的串行数据进行处理分析，提取有用信息加以保存，为后续应用服务。
4. 关闭串口，释放资源
禁止所有事件，关闭串口设备句柄。
第三节 定位精度因子的分析
随着全球定位系统（GPS）的普及，定位导航所涉及的领域越来越多，用户对于定位精度的要求也越来越高。影响定位精度的主要因素是伪距的测量误差和已知卫星位置的误差。造成伪距测量误差的因素很多，例如：电离层、对流层、多普勒频移等。对这些因素的讨论已经比较成熟，它们只能在一定范围内降低伪距测量误差，并不能从定位系统的体制上改善定位精度。因此，若要提高定位系统的定位精度，有必要卫星位置关系所引起的误差。
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定位精度衰减因子(Geometric Dilution of Precision，GDOP)是一个反映卫星之间相对位置关系对定位误差影响大小的物理量。通过调整卫星之间以及卫星和用户装置的几何位置关系，减小GDOP值，进而从体制上降低定位误差，在伪距测量误差基本相同的情况下，提高定位精度[9]。
GDOP包括位置、水平、垂向和时间精度衰减因子(PDOP、HDOP、VDOP和TDOP)四个参数，这5个DOP分别表示定位定时总误差?g、位置误差?p、水平位置误差?h、垂直位置误差?v和时钟误差?t对测距误差?的放大倍数，即：
GDOP?(g11?g22?g33?g44)?12?g ?PDOP?(g11?g22?g33)?12?p ?HDOP?(g11?g22)?VDOP?(g33)1212?h ???v ?TDOP?(g44)?12?t ?其中gii(i?1,...,4)是G?(HT?H)?1的对角线元素，H是观测矩阵。 通过观察以上5个公式，可以发现GDOP可以有PDOP和TDOP导出：
GDOP?(PDOP)2?(TDOP)2
卫星导航系统至少要有4颗卫星来进行定位计算，典型情况采用4星定位，此时GDOP还可表示为：
GDOP??Trace[H(H)]6V*T*?12?Tr 6V12式中H*是H的伴随矩阵，V是用户到卫星的单位矢量末端四点联成的四面体体积。随着四面体体积V的增大，GDOP减小。．当V达到最大时GDOP最小，由于正四面体的体积最大。可知一颗卫星在用户头顶，另外三颗星在用户与地面相切平面上的投影互成120°，卫星仰角等于接收机屏蔽角，这四颗卫星与用户的相对几何位置最佳[10]。
在标准的NMEA-0183码中可以获取PDOP数据，但无法获取TDOP数据。
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市面上的GPS接收机厂商中，GARMIN公司生产的接收机除了对NMEA-0183码支持外，还有着一些GARMIN定义语句，如PGRME，PGRMF等。其中PGRMF中提供了对TDOP的描述：
$PGRMF,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>*hh
位置 <1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> *hh
第四节 多通道信号的接收质量分析
通过读取分析从串口发送来的NMEA-0183码数据，可以实现对接收机各通道中卫星信号信噪比（SNR）的动态显示。
其中GPGSA和GPGSV是实现该功能的相关数据帧。它们的数据格式在3.1中已有描述，下面通过实际截取的NMEA-0183码来阐述如何实现多通道信号质量的解读。
$GPGSA,A,3,16,14,31,32,06,,,,,,,,7.8,2.2,7.5*38
$GPGSV,3,1,12,31,58,006,34,16,49,235,27,14,47,135,22,32,37,230,15*7C
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$GPGSV,3,2,12,29,32,070,,06,31,163,25,20,19,299,,30,17,045,22*7D $GPGSV,3,3,12,22,04,176,,23,03,318,,05,00,049,,03,00,197,*72
GPGSA的第3位到第14位表示用于解算的卫星PRN，即被显示PRN的卫星已被接收机捕获并跟踪。故16、14、31、32、06这5颗卫星已处于跟踪状态。
GPGSV数据帧共有3行，通过解读可知当前天空中可用卫星应有12颗。帧内数据包含了每个通道上卫星的PRN及其对应的信噪比（SNR）。如果信噪比位为空，则表示SNR为零，即未捕获该卫星。如果信噪比位有数据，但在GPGSA数据帧中未记录该卫星的PRN，则表示该卫星信号仅处于捕获状态，未被跟踪。由此可以得出当前时刻接收机各通道信号的接收质量分析（见下表）。
通道 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 卫星PRN 31 16 14 32 29 06 20 30 22 23 05 03 信噪比SNR 34 27 22 15 25 22 捕获状态 跟踪 跟踪 跟踪 跟踪 未捕获 跟踪 未捕获 捕获 未捕获 未捕获 未捕获 未捕获
第五节 天空卫星视图的分析
对于确定数据精确度和GPS稳定性，卫星的位置是非常重要的信息。 GPS卫星二十四小时在轨道上旋转，它们在任意时间，任意地点都至少有六颗被用户观测到，这样就可以尽量减少接受盲点。卫星的位置可以用天空视图来表示，它是以卫星相对于用户当前位置的仰角和方位角来定义的圆坐标系。由圆心向外，仰角从90°递减到0°。仰角表示卫星与水平面的夹角，0°为水平，90°为“天顶”（即当前位置的正上方）。方位角则以北极N为0°，顺时针旋转。
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