Los receptores GPS reciben datos de almanaque satelital y también calculan su posición calculando su distancia a los satélites visibles y luego utilizando el método de triangulación para calcular su posición.
Una vez recibidos los datos y calculada la posición, los datos se configuran según los estándares establecidos por la NMEA ( National Marine Electronics Association ) y se transmiten en serie a una velocidad de baudios de 4.800 bps.
La Asociación Nacional de Electrónica Marina ( NMEA ) ha desarrollado estándares que describen la interfaz entre varios equipos electrónicos marinos. Los estándares permiten que la electrónica marina envíe información a computadoras y otros equipos marinos.
Los receptores GPS también funcionan con estos estándares NMEA . La mayoría de los programas y dispositivos informáticos que proporcionan información de posición y otra información relacionada esperan que los datos estén en formato NMEA.
Los datos proporcionados por el Receptor GPS incluyen mucha información como posición (latitud y longitud), altitud, velocidad, hora, etc. En sus estándares, la NMEA especificaba enviar una serie de datos en una frase . Una oración específica es completamente autosuficiente e independiente de otras oraciones. Existen frases estándar para ciertos tipos de datos y para diferentes categorías de dispositivos. NMEA también proporcionó la funcionalidad para que empresas individuales escribieran sus propias frases.
Figura 1: Imagen que muestra cómo funciona el receptor GPS
Todos los dispositivos estándar tienen un prefijo de dos letras que define el dispositivo para el que se utilizan, para los receptores GPS el prefijo es GP . Al prefijo de dos letras le siguen tres letras que representan el contenido de la oración. Las frases patentadas permitidas por NMEA siempre comienzan con P y van seguidas de una secuencia de tres letras que identifica el código del fabricante y caracteres adicionales para definir el tipo de frase. Por ejemplo, una oración de Garmin comenzaría con PGRM y una oración de Sony comenzaría con PSNY.
Cada oración comienza con ' $ ', tiene aproximadamente 80 caracteres y termina con una secuencia de retorno de carro/salto de línea. Las oraciones generalmente se enmarcan en líneas simples (a veces pueden abarcar varias líneas) y los elementos de datos en cada oración están separados por comas.
Los datos recibidos son sólo texto ASCII y su precisión varía. Una oración termina con una suma de verificación que consta de un ' * ' y dos dígitos hexadecimales. Los dígitos de la suma de verificación representan un OR exclusivo de 8 bits de todos los caracteres entre $ y * , pero sin incluirlos.
Fig. 2: Imagen que muestra el formato de la sentencia NMEA
Las unidades GPS admiten estándares NMEA y puertos serie que utilizan protocolos RS232. La configuración serial de un receptor GPS se resume a continuación:
|
VELOCIDAD DE TRANSMISION
|
Bits de datos
|
DETENER
|
PARIDAD
|
APRETÓN DE MANOS
|
|
4800bps
|
8
|
1
|
Ninguno
|
Ninguno
|
Frases GPS
Frases GPS
Algunas de las frases del GPS se explican a continuación:
1) $GPGA – Datos de corrección del sistema de posicionamiento global
$GPGGA,132453.970,2651.0138,N,07547.7054,E,1,03,7.1,42.5,M,-42.5,M,,0000*45
dónde:
|
GGA
132453.970
2651.0138,N
07547.7054,E
1
03
7.1
42,5M
46.9.M
Campo vacío
Campo vacío
*45
|
Datos de corrección del sistema de posicionamiento global
Corrección realizada a las 13:24:53970 UTC
Latitud 26 grados 51.0138′ N
Longitud 07 grados 54.7054′ E
Arreglar la calidad:
0 = no válido
1 = posición GPS (SPS)
2 = Corrección DGPS
3 = Corrección PPS
4 = Cinemática en tiempo real
5 = RTK flotante
6 = Estimado (liquidación de cuenta)
7 = Modo de entrada manual
8 = Modo simulación
Número de satélites que se están rastreando
Dilución en posición horizontal
Altitud, metros, sobre el nivel medio del mar.
Altura del geoide (nivel medio del mar) sobre el elipsoide WGS84
Tiempo en segundos desde la última actualización del DGPS
Número de identificación de la estación DGPS
Los datos de la suma de comprobación siempre comienzan con *
|
dos) $GPGSV – (Satélites a la vista)
La frase GPGSV muestra datos sobre los satélites que están a la vista del receptor. Cada frase GPGSV puede mostrar datos de un máximo de cuatro satélites, por lo que se requieren tres frases para representar datos completos. No es necesario que las 3 frases aparezcan en secuencia, ya que cada frase se puede identificar fácilmente.
Una oración GPGSV puede mostrar una mayor cantidad de satélites que una oración GPGGA, ya que también muestra satélites que no están en solución. La SNR (relación señal-ruido) se puede utilizar como intensidad de señal sin procesar y está entre 0 y 99. Cero es la intensidad de la señal del satélite que se está viendo pero no rastreado.
$GPGSV,3,1,12,18,57,291,40,21,56,346,45,26,23,043,46,29,57,174,25*71
$GPGSV,3,2,12,22,28,259,16,27,13,107,,09,11,130,,16,09,288,25*79
$GPGSV,3,3,12,30,08,210,33,06,08,320,22,25,02,188,26,14,01,203,21*7B
dónde:
|
GSV
3
1
12
18
57
291
40
*75
|
Satélites a la vista
Número de oraciones para datos completos
Frase 1
Número de satélites visibles
Número PRN de satélite (ruido pseudoaleatorio)
Elevación, grados
Azimut, grados
SNR (relación señal-ruido): cuanto mayor, mejor
Para hasta 4 satélites por frase
Los datos de la suma de comprobación siempre comienzan con *
|
|
1
|
Número total de mensajes de este tipo en este ciclo
|
|
dos
|
Número de mensaje
|
|
3
|
Número total de SV vistos
|
|
4
|
Número PRN SV
|
|
5
|
Elevación en grados, máximo 90
|
|
6
|
Azimut, grados del norte verdadero, 000 a 359
|
|
7
|
SNR, 00-99 dB (nulo cuando SV es visible pero no rastreado)
|
|
8-11
|
Información sobre el segundo SV, igual que el campo 4-7
|
|
12-15
|
Información sobre el tercer SV, igual que el campo 4-7
|
|
16-19
|
Información sobre el cuarto SV, igual que el campo 4-7
|
3) $GPRMC – Datos de tráfico/GPS específicos mínimos recomendados
$GPRMC,132455.970,A,2651.0145,N,07547.7051,E,0.50,342.76,301010,,,A*64
dónde:
|
RMC
132455.970
A
2651.0145,N
07547.7051,E
0,50
342,76
301010
Campo vacío (xxx.x, y)
*64
|
Frase mínima recomendada C
Corrección realizada a las 13:24:55.970 UTC
Estado A=Activo o V=Vacío.
Latitud 26 grados 51.0145′ N
Longitud 075 grados 47.7051′ E
Velocidad de avance en nudos
Ángulo de seguimiento en grados verdadero
Fecha: 30 de octubre de 2010
Variación magnética
Los datos de la suma de comprobación siempre comienzan con *
|
4) $GPVTG –
$GPVTG,054.7,T,034.4,M,005.5,N,010.2,K*48
dónde:
|
VTG
054.7
034.4,M
005.5,N
010.2,K
*48
|
Buena velocidad en pista y avance.
Verdadera pista buena (grados)
Pista magnética bien hecha
Velocidad de avance, nudos
Velocidad de avance, Kilómetros por hora
Los datos de la suma de comprobación siempre comienzan con *
|
|
1
|
Pista bien hecha
|
|
dos
|
El texto 'T' fijo indica que la ruta correcta es relativa al norte verdadero
|
|
3
|
Pista magnética bien hecha
|
|
4
|
El texto fijo 'N' indica grados magnéticos
|
|
5
|
Velocidad sobre el terreno en nudos
|
|
6
|
El texto fijo 'N' indica la velocidad de avance en nudos
|
|
7
|
Velocidad sobre el terreno en kilómetros/hora
|
|
8
|
El texto fijo 'K' indica que la velocidad de avance está en kilómetros/hora
|
|
9
|
Suma de comprobación
|
5) $GPGSA –
Esta frase muestra la dilución de precisión (DOP) y PRN de satélites activos. DOP muestra el efecto de la geometría del satélite en la precisión de la corrección. DOP es un número y para la corrección 3D utilizando cuatro satélites, un DOP de 1,0 es perfecto.
$GPGSA,A,2,26,21,18,,,,,,,,,7.1,7.1,1.0*3C
dónde:
|
GSA
A
dos
26, 21, 18…
7.1
7.1
1.0
*3C
|
Estado del satélite
Selección automática de corrección 2D o 3D (M = manual)
Corrección 2D
dónde:
1 = sin corrección
2 = corrección 2D
3 = corrección 3D
PRN satelitales utilizados para la corrección (espacio para 12)
PDOP (dilución de precisión)
Dilución horizontal de precisión (HDOP)
Dilución vertical de precisión (VDOP)
Los datos de la suma de comprobación siempre comienzan con *
|
Sentencias de propiedad
Sentencias de propiedad
NMEA permite frases patentadas para empresas privadas y pueden usarse para controlar información o como salida de GPS. Las oraciones patentadas siempre comienzan con P seguida de un código de fabricante de tres caracteres y caracteres adicionales para determinar el tipo de oración.
NMEA permite frases patentadas para empresas privadas y pueden usarse para controlar información o como salida de GPS. Las oraciones patentadas siempre comienzan con P seguida de un código de fabricante de tres caracteres y caracteres adicionales para determinar el tipo de oración.
Algunos ejemplos de frases de propiedad son los siguientes:
|
S. No.
|
Empresa
|
Frase
|
|
1
|
garmin
|
$PGRMME,15,0,M,45,0,M,25,0,M*1C
|
|
dos
|
Magallanes
|
$PMGNST,02.12,3,T,534.05,0,+03327.00*40
|
|
3
|
Rockwell Internacional
|
$PRWIRID,12.01.83.12/15/97.0003,*42
|
|
4
|
sony
|
$PSNY,0,00,05,500,06,06,06,06*14
|
|
5
|
Señor
|
$PSRF103,05,00,01,01*20
|
Todas las frases de GPS con una breve descripción se tabulan a continuación:
|
S. No.
|
Frase
|
Descripción
|
|
1
|
$GPAM
|
Alarma de llegada al punto de referencia.
|
|
dos
|
$GPALM
|
Datos del almanaque GPS
|
|
3
|
$GPAPA
|
Frase de piloto automático "A"
|
|
4
|
$GPAPB
|
Frase de piloto automático “B”
|
|
5
|
$GPASD
|
Datos del sistema de piloto automático
|
|
6
|
$GPBEC
|
Rumbo y distancia al waypoint, Dead Reckoning
|
|
7
|
$GPBOD
|
Rumbo origen a destino
|
|
8
|
$GPBWC
|
Rumbo y distancia al punto de referencia, Gran Círculo
|
|
9
|
$GPBWR
|
Rumbo y distancia al punto de referencia, línea de rumbo
|
|
10
|
$GPBWW
|
Rumbo, punto de referencia a punto de referencia
|
|
11
|
$GPDBT
|
Profundidad debajo del transductor
|
|
12
|
$GPDCN
|
Posición Decca
|
|
13
|
$GPPT
|
Profundidad
|
|
14
|
$GPFSI
|
Información de configuración de frecuencia
|
|
15
|
$GPGA
|
Datos de corrección del sistema de posicionamiento global |
|
dieciséis |
$GPGLC
|
Posición geográfica, Loran-C
|
|
17
|
$GPGLL
|
Posición geográfica, latitud/longitud
|
|
18
|
$GPGSA
|
GPS DOP y satélites activos
|
|
19
|
$GPGSV
|
Satélites GPS a la vista
|
|
20
|
$GPGXA
|
POSICIÓN DE TRÁFICO
|
|
21
|
$GPHDG
|
Rumbo, Desviación y Variación |
|
22 |
$GPDT
|
Título, verdadero
|
|
23
|
$GPHSC
|
Comando de dirección de rumbo
|
|
24
|
$GPLCD
|
Datos de la señal Loran-C
|
|
25
|
$GPMTA
|
Temperatura del aire (a eliminar)
|
|
26
|
$GPMTW
|
Temperatura de agua
|
|
27
|
$GPMWD
|
Dirección del viento
|
|
28
|
$GPMWV
|
Velocidad y ángulo del viento
|
|
29
|
$GPTTM
|
Mensaje de destino rastreado
|
|
30
|
$GPVBW
|
Tierra/Agua de doble velocidad
|
|
31
|
$GPVDR
|
Establecer y derivar
|
|
32
|
$GPROO
|
Ruta de waypoint activa (no predeterminada)
|
|
33
|
$GPOLN
|
Números de pista omega
|
|
34
|
$GPVHW
|
Velocidad y dirección del agua.
|
|
35
|
$GPVLW
|
Distancia recorrida por el agua
|
|
36
|
$GPVPW
|
Velocidad medida paralela al viento
|
|
37
|
$GPVTG
|
Pista bien hecha y velocidad de avance.
|
|
38
|
$GPWCV
|
Velocidad de cierre del waypoint
|
|
39
|
$GPWNC
|
Distancia, punto de referencia a punto de referencia
|
|
40
|
$GPTRF
|
Datos de corrección de tráfico
|
|
41
|
$GPSTN
|
ID de datos múltiples
|
|
42
|
$GPRMA
|
Datos mínimos específicos recomendados por Loran-C
|
|
43
|
$GPRMB
|
Información de navegación mínima recomendada
|
|
44
|
$GPRMC
|
Datos GPS/TRÁFICO mínimos específicos recomendados
|
|
45
|
$GPROT
|
Rutas
|
|
46
|
$GPSFI
|
Información de frecuencia de barrido
|
|
47
|
$GPOSD
|
Datos propios del barco
|
|
48
|
$GPROT
|
Tasa de rotación
|
|
49
|
$GPRPM
|
Revoluciones
|
|
50
|
$GPRSA
|
Ángulo del sensor de timón
|
|
51
|
$GPRSD
|
Datos del sistema RADAR
|
|
52
|
$GPWPL
|
Ubicación del punto de referencia |
|
53 |
$GPXDR
|
Medidas del transductor
|
|
54
|
$GPXTE
|
Error cruzado, medido
|
|
55
|
$GPXTR
|
Error de rango cruzado, navegación a estima
|
|
56
|
$GPZDA
|
Hora y fecha
|
|
57
|
$GPZFO
|
UTC y hora del waypoint de origen
|
|
58
|
$GPZTG
|
UTC y hora hasta el waypoint de destino
|